CN214202109U - 一种剑杆织机的模块化控制系统 - Google Patents

Abstract

一种剑杆织机的模块化控制系统，属于剑杆织机控制技术领域。其特征在于：包括主控单元，主控单元与开关磁阻控制器、选纬控制单元、触摸屏、绞边及剪刀控制单元以及热熔边控制单元相连，开关磁阻电机控制器与开关磁阻电机相连，在织机主轴上还安装有旋转变压器，旋转变压器的输出端接入解码单元的输入端；张力传感器的输出端连接电送电卷单元的输入端，电送电卷单元连接送卷伺服控制器，送卷伺服控制器的输出端连接送卷伺服电机。在本剑杆织机用模块化控制装置中，主控单元与开关磁阻控制器、选纬控制单元、触摸屏、绞边及剪刀控制单元以及热熔边控制单元通过CAN总线相连，控制装置接线简单、故障点少，对织机的工艺、动作控制更灵活。

Description

一种剑杆织机的模块化控制系统

技术领域

一种剑杆织机的模块化控制系统，属于剑杆织机控制技术领域。

背景技术

在现有技术中，为了满足剑杆织机的工艺动作需求，针对新机型或新要求需要对控制装置修改设计，然而剑杆织机控制系统的开发周期长，不能适应灵活的配置需求，同时控制信号多采用开关量交互，由于信号多，造成接线复杂，增加功能繁琐。同时剑杆织机的主轴大多采用异步电机与变频器配合的方式实现，系统成本以及能耗较高，维护成本高。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种主控单元与开关磁阻控制器、选纬控制单元、触摸屏、绞边及剪刀控制单元以及热熔边控制单元通过CAN总线相连，控制装置接线简单、故障点少，对织机的工艺、动作控制更灵活的剑杆织机的模块化控制系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该剑杆织机的模块化控制系统，其特征在于：包括主控单元，主控单元通过CAN总线与开关磁阻控制器、选纬控制单元、触摸屏、绞边及剪刀控制单元以及热熔边控制单元相连，开关磁阻电机控制器与开关磁阻电机相连，开关磁阻电机安装在织机主轴上，在织机主轴上还安装有旋转变压器，旋转变压器的输出端接入解码单元的输入端，解码单元的输出端分别连接开关磁阻电机控制器、主控单元以及电送电卷单元的输入端；张力传感器的输出端同时连接电送电卷单元的输入端，电送电卷单元的输出端连接送卷伺服控制器的输入端，送卷伺服控制器的输出端连接送卷伺服电机。

优选的，所述的主控单元主控微处理器，在主控微处理器的输入输出端口连接有CAN总线通讯模块；在主控微处理器的同一个输入输出端口连接有多个总线驱动模块，所述的解码单元与其中一个总线驱动模块相连，在主控微处理器的同一个输入输出端口连接有多个总线锁存模块，总线锁存模块分别与接线插座相连，在主控微处理器的输出端口还设置有可编程逻辑模块，可编程逻辑模块分别与所有的总线驱动模块以及所有的总线锁存模块相连，分别向总线驱动模块以及总线锁存模块输入片选信号。

优选的，所述的解码单元包括解码模块和解码微处理器，所述旋转变压器的输出端接入解码模块的输入端，解码模块输出的两路增量角度信号分别与差分输出模块和光纤收发器的输入端连接，差分输出模块和光纤收发器的输出端分别连接所述的电送电卷单元和开关磁阻电机控制器，解码模块输出的绝对值角度信号与解码微处理器的输入端，解码微处理器的输出端与主控单元相连。

优选的，所述的电送电卷单元包括电送电卷微处理器，所述的解码单元和张力传感器分别连接电送电卷微处理器不同的输入端，电送电卷微处理器的输出端通过差分输出芯片连接送卷伺服控制器，在电送电卷微处理器的输入输出端还连接有CAN总线通讯模块。

优选的，所述的选纬控制单元包括选纬微处理器，在选纬微处理器的输入输出端连接有CAN总线通讯模块，在选纬微处理器的输出端连接多个步进电机驱动模块，每一个步进电机驱动模块驱动一台选纬步进电机。

优选的，所述的绞边及剪刀控制单元包括绞边及剪刀微处理器，在绞边及剪刀微处理器的输入输出端连接有CAN总线通讯模块，在绞边及剪刀微处理器的输出端连接多个步进电机驱动模块，步进电机驱动模块驱动连接绞边步进电机以及剪刀步进电机。

优选的，所述的热熔边控制单元包括热熔边微处理器，在热熔边微处理器的输入输出端连接有CAN总线通讯模块，在热熔边微处理器的输出端连接有MOSFET驱动模块，在MOSFET驱动模块的输出端连接有MOSFET，加热器电源通过MOSFET接入加热器；在加热器的供电回路中连接有电流传感器，电流传感器的输出端与热熔边微处理器的输入端相连，在MOSFET与加热器之间还连接有续流电感，续流电感的另一端与电流传感器同时接地。

优选的，在所述主控单元的输入输出端口还连接有物联网单元和扩展单元，操作按钮、指示灯以及电磁阀通过扩展单元与主控单元连接。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：

在本剑杆织机用模块化控制装置中，主控单元与开关磁阻控制器、选纬控制单元、触摸屏、绞边及剪刀控制单元以及热熔边控制单元通过CAN总线相连，控制装置接线简单、故障点少，对织机的工艺、动作控制更灵活。

剑杆织机的主轴通过开关磁阻电机进行驱动，降低了能耗，同时降低了系统成本及维修成本。

附图说明

图1为剑杆织机的模块化控制系统原理方框图。

图2为剑杆织机的模块化控制系统主控单元原理方框图。

图3为剑杆织机的模块化控制系统解码单元原理方框图。

图4为剑杆织机的模块化控制系统电送电卷单元原理方框图。

图5为剑杆织机的模块化控制系统绞边及剪刀控制单元原理方框图。

图6为剑杆织机的模块化控制系统选纬控制单元原理方框图。

图7为剑杆织机的模块化控制系统热熔边控制单元原理方框图。

具体实施方式

图1~7是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1~7对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，一种剑杆织机的模块化控制系统，包括主控单元，主控单元通过CAN总线与开关磁阻控制器、选纬控制单元、触摸屏、绞边及剪刀控制单元以及热熔边控制单元相连，开关磁阻控制器、选纬控制单元、触摸屏、绞边及剪刀控制单元以及热熔边控制单元通过CAN总线分别与主控单元进行通讯，开关磁阻控制器、选纬控制单元、绞边及剪刀控制单元以及热熔边控制单元还通过CAN总线分别与触摸屏进行通讯。

开关磁阻电机控制器与开关磁阻电机相连，驱动其工作，开关磁阻电机安装在织机主轴上，带动织机主轴转动。在织机主轴上还安装有旋转变压器，旋转变压器的输出端接入解码单元的输入端，解码单元的输出端分别连接开关磁阻电机控制器、主控单元以及电送电卷单元的输入端，解码单元分别向开关磁阻电机和电送电卷单元分别输出增量角度信号，同时向主控单元输出绝对值角度信号。

解码单元输出的增量角度信号接入电送电卷单元的输入端，张力传感器的输出端同时连接电送电卷单元的输入端，将经纱张力的数据送入电送电卷单元。电送电卷单元的输出端连接送卷伺服控制器的输入端，送卷伺服控制器的输出端连接送卷伺服电机，电送电卷单元通过张力传感器的检测数据，通过送卷伺服控制器控制送卷伺服电机，实现稳定的经纱张力。

解码单元输出的另一路增量角度信号接入开关磁阻电机控制器的输入端，开关磁阻电机控制器根据角度信号判断开关磁阻电机转子相对于定子的位置，实现开关磁阻电机的运行控制，开关磁阻电机控制器通过CAN总线与主控单元互相交换数据，开关磁阻电机控制器接收主控单元发送的控制命令实现快车及找纬功能的实现。

在主控单元的输入输出端口还连接有物联网单元和扩展单元，操作按钮、指示灯以及电磁阀通过扩展单元与主控单元连接。

如图2所示，主控单元包括型号为STM32H750的主控微处理器，在主控微处理器的输入输出端口连接有型号为TD301DCAN的CAN总线通讯模块，主控微处理器通过CAN总线通讯模块接入CAN总线。在主控微处理器的同一个输入输出端口连接有多个总线驱动模块，总线驱动模块由型号为LVTH254的集成芯片实现。解码单元通过型号为P2186的高速光耦芯片与其中一个总线驱动模块相连，将绝对值角度信号送入主控微处理器，上述的扩展单元通过多个型号为TLP2900-4的光耦芯片分别与多个总线驱动模块相连。在主控微处理器的输出端口还设置有可编程逻辑模块，可编程逻辑模块采用信号为EPM570的可编程逻辑芯片实现，可编程逻辑模块分别与所有的总线驱动模块相连，向总线驱动模块输入片选信号。

在主控微处理器的同一个输入输出端口连接有多个总线锁存模块，总线锁存模块由型号为74LVC573的总线锁存器芯片实现。总线锁存模块分别通过一个型号为P2186的高速光耦芯片与接线插座相连。上述的可编程逻辑模块分别与所有的总线锁存模块相连，向总线锁存模块输入片选信号。上述的物联网单元采用型号为ESP8266的物联网模块实现，在物联网单元的输入输出端还连接有无线通讯模块。

如图3所示，上述的解码单元包括解码模块和解码微处理器，其中解码模块采用型号为AD2S1210的解码芯片实现，解码微处理器采用型号为STM32F103的单片机实现。旋转变压器的输出端接入解码模块的输入端，解码模块输出的两路增量角度信号分别与差分输出模块和光纤收发器的输入端连接，差分输出模块和光纤收发器的输出端分别连接上述的电送电卷单元和开关磁阻电机控制器，差分输出模块采用型号为AM26LS31的差分输出芯片实现。解码模块输出的绝对值角度信号与解码微处理器的输入端，解码微处理器的输出端与上述主控单元内的高速光耦芯片相连。

如图4所示，上述的电送电卷单元包括型号为STM32F407的电送电卷微处理器，上述解码单元输出端增量角度信号和张力传感器送入的张力信号分别接入电送电卷微处理器不同的输入端。电送电卷微处理器的输出端连接有型号为AM26LS31的差分输出芯片，通过差分输出芯片连接送卷伺服控制器。在电送电卷微处理器的输入输出端还连接有型号为TD301DCAN的CAN总线通讯模块，电送电卷微处理器通过CAN总线通讯模块接入CAN总线。

如图5所示，上述的选纬控制单元包括型号为STM32F103的选纬微处理器，在选纬微处理器的输入输出端还连接有型号为TD301DCAN的CAN总线通讯模块，选纬微处理器通过CAN总线通讯模块接入CAN总线。在选纬微处理器的输出端通过多个型号为6N137的高速光耦分别连接多个步进电机驱动模块，每一个步进电机驱动模块驱动一台选纬步进电机，步进电机驱动模块采用型号为A4989的步进电机驱动芯片实现。还设置有型号为URB2403的电压转换模块，外部电源接入电压转换模块的输入端，电压转换模块的输出端连接选纬微处理器的电源输入端，对选纬微处理器进行供电，电压转换模块的输出端还分别与多个高速光耦连接。

如图6所示，上述的绞边及剪刀控制单元包括型号为STM32F103的绞边及剪刀微处理器，在绞边及剪刀微处理器的输入输出端还连接有型号为TD301DCAN的CAN总线通讯模块，绞边及剪刀微处理器通过CAN总线通讯模块接入CAN总线。在绞边及剪刀微处理器的输出端通过多个型号为6N137的高速光耦分别连接多个步进电机驱动模块，步进电机驱动模块驱动一台绞边步进电机以及剪刀步进电机，步进电机驱动模块采用型号为A4989的步进电机驱动芯片实现。还设置有型号为URB2403的电压转换模块，外部电源接入电压转换模块的输入端，电压转换模块的输出端连接绞边及剪刀微处理器的电源输入端，对绞边及剪刀微处理器进行供电，电压转换模块的输出端还分别与多个高速光耦连接。

如图7所示，上述的热熔边控制单元包括型号为STM32F103的热熔边微处理器，在热熔边微处理器的输入输出端还连接有型号为TD301DCAN的CAN总线通讯模块，热熔边微处理器通过CAN总线通讯模块接入CAN总线。在热熔边微处理器的输出端连接有MOSFET驱动模块，在MOSFET驱动模块的输出端连接有MOSFET，热熔边微处理器向MOSFET驱动模块输出PWM信号，通过MOSFET驱动模块驱动MOSFET的通断，加热器电源通过MOSFET接入加热器，通过加热器实现热熔。MOSFET驱动模块驱动采用型号为HCPL316J的MOSFET驱动芯片实现。

在加热器的供电回路中连接有型号为ACS713的电流传感器，电流传感器的输出端与热熔边微处理器的输入端相连。在MOSFET与加热器之间还连接有续流电感，续流电感的另一端与电流传感器同时接地。还设置有型号为URB2403的电压转换模块，外部电源接入电压转换模块的输入端，电压转换模块的输出端连接热熔边微处理器的电源输入端，对热熔边微处理器进行供电。

具体工作过程及工作原理如下：

织机在运行时，旋转变压器测得织机主轴角度信号，通过解码单元产生一路主轴的绝对值角度信号接入主控单元，主控单元根据主轴角度按工艺及动作要求通过CAN总线与电送电卷单元、选纬控制单元、绞边及剪刀控制单元、热熔边控制单元、触摸屏、开关磁阻电机控制器之间发送控制命令及运行数据实现织机的运行控制，其中选纬控制单元控制选纬步进电机的运行实现纬纱的选择，绞边及剪刀控制单元控制绞边步进电机的运行实现布边的形成及剪切功能，热熔边控制单元控制加热器实现织物的熔断，触摸屏实现工艺参数及织机运行状态的查看，开关磁阻电机控制器控制开关磁阻电机驱动织机主轴实现快车及找纬功能。

解码单元产生的一路增量角度信号接入电送电卷单元，电送电卷单元通过张力传感器采集经纱张力，电送电卷单元根据角度信号机经纱张力通过送卷伺服控制器来控制送卷伺服电机的运行，实现稳定的经纱张力，同时电送电卷单元通过CAN总线与主控单元通讯交换数据。

解码单元产生的另一路增量角度信号通过光纤接口接入开关磁阻电机控制器，开关磁阻电机控制器根据角度信号判断开关磁阻电机转子相对于定子的位置，实现开关磁阻电机的运行控制，开关磁阻电机控制器通过CAN总线与主控单元互相交换数据，开关磁阻电机控制器接收主控单元发送的控制命令实现快车及找纬功能的实现。

操作按钮、指示灯、电磁阀控制线接入接口驱动板，接口驱动板具有信号隔离及驱动放大功能，通过软排线接入主控单元，可以实现控制装置进出线统一布局，利于提高装置的电磁抗干扰能力。

开关磁阻电机控制器作为控制装置的一个模块集成在装置内部，其功率器件及控制板分层布局于散热片上，散热片置于控制装置的后门下半部分，可单独打开及拆卸，方便开关磁阻电机控制器维修，开关磁阻电机控制器通过CAN总线与触摸屏交换数据，实现开关磁阻电机控制器的参数修改及状态显示。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种剑杆织机的模块化控制系统，其特征在于：包括主控单元，主控单元通过CAN总线与开关磁阻控制器、选纬控制单元、触摸屏、绞边及剪刀控制单元以及热熔边控制单元相连，开关磁阻电机控制器与开关磁阻电机相连，开关磁阻电机安装在织机主轴上，在织机主轴上还安装有旋转变压器，旋转变压器的输出端接入解码单元的输入端，解码单元的输出端分别连接开关磁阻电机控制器、主控单元以及电送电卷单元的输入端；张力传感器的输出端同时连接电送电卷单元的输入端，电送电卷单元的输出端连接送卷伺服控制器的输入端，送卷伺服控制器的输出端连接送卷伺服电机。

2.根据权利要求1所述的剑杆织机的模块化控制系统，其特征在于：所述的主控单元主控微处理器，在主控微处理器的输入输出端口连接有CAN总线通讯模块；在主控微处理器的同一个输入输出端口连接有多个总线驱动模块，所述的解码单元与其中一个总线驱动模块相连，在主控微处理器的同一个输入输出端口连接有多个总线锁存模块，总线锁存模块分别与接线插座相连，在主控微处理器的输出端口还设置有可编程逻辑模块，可编程逻辑模块分别与所有的总线驱动模块以及所有的总线锁存模块相连，分别向总线驱动模块以及总线锁存模块输入片选信号。

3.根据权利要求1所述的剑杆织机的模块化控制系统，其特征在于：所述的解码单元包括解码模块和解码微处理器，所述旋转变压器的输出端接入解码模块的输入端，解码模块输出的两路增量角度信号分别与差分输出模块和光纤收发器的输入端连接，差分输出模块和光纤收发器的输出端分别连接所述的电送电卷单元和开关磁阻电机控制器，解码模块输出的绝对值角度信号与解码微处理器的输入端，解码微处理器的输出端与主控单元相连。

4.根据权利要求1所述的剑杆织机的模块化控制系统，其特征在于：所述的电送电卷单元包括电送电卷微处理器，所述的解码单元和张力传感器分别连接电送电卷微处理器不同的输入端，电送电卷微处理器的输出端通过差分输出芯片连接送卷伺服控制器，在电送电卷微处理器的输入输出端还连接有CAN总线通讯模块。

5.根据权利要求1所述的剑杆织机的模块化控制系统，其特征在于：所述的选纬控制单元包括选纬微处理器，在选纬微处理器的输入输出端连接有CAN总线通讯模块，在选纬微处理器的输出端连接多个步进电机驱动模块，每一个步进电机驱动模块驱动一台选纬步进电机。

6.根据权利要求1所述的剑杆织机的模块化控制系统，其特征在于：所述的绞边及剪刀控制单元包括绞边及剪刀微处理器，在绞边及剪刀微处理器的输入输出端连接有CAN总线通讯模块，在绞边及剪刀微处理器的输出端连接多个步进电机驱动模块，步进电机驱动模块驱动连接绞边步进电机以及剪刀步进电机。

7.根据权利要求1所述的剑杆织机的模块化控制系统，其特征在于：所述的热熔边控制单元包括热熔边微处理器，在热熔边微处理器的输入输出端连接有CAN总线通讯模块，在热熔边微处理器的输出端连接有MOSFET驱动模块，在MOSFET驱动模块的输出端连接有MOSFET，加热器电源通过MOSFET接入加热器；在加热器的供电回路中连接有电流传感器，电流传感器的输出端与热熔边微处理器的输入端相连，在MOSFET与加热器之间还连接有续流电感，续流电感的另一端与电流传感器同时接地。

8.根据权利要求1所述的剑杆织机的模块化控制系统，其特征在于：在所述主控单元的输入输出端口还连接有物联网单元和扩展单元，操作按钮、指示灯以及电磁阀通过扩展单元与主控单元连接。

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