專利名稱：用于織造設(shè)備的經(jīng)紗張力控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及張力控制系統(tǒng)，尤其涉及一種用于織造設(shè)備的經(jīng)紗張力控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
經(jīng)紗張力控制系統(tǒng)是織機的重要組成部分，其性能與織物的質(zhì)量直接相關(guān)。 國外在這方面的研究起步比較早，比如比利時畢加諾織機制造公司、瑞士 Willy Grob公司、德國Berger lahr公司、意大利Ergotron S.A.S.公司、德國亞琛技術(shù) 研究院等。他們均在織機張力控制方面有所突破，申請了很多的歐洲專利，特 別是德國亞琛技術(shù)研究院已將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于織機經(jīng)紗張力控制。國外的 一些高檔織機都采用電子送經(jīng)電子巻曲系統(tǒng)，以保證織機在正常運轉(zhuǎn)的過程中 保持經(jīng)紗張力恒定，達到消除開車痕的目的。國外的一些大公司在開車痕補償 方面做了大量的工作，如德國的百格拉公司(BERGERLAHA)。意大利的舒美 特公司(THEMAEXCEL)以及法國的ICBT等公司生產(chǎn)的織機或控制器已經(jīng)能 較好的解決開車痕的問題，但是國外的經(jīng)紗張力控制系統(tǒng)也存在智能化性能差 等問題，并且價格昂貴， 一般的紡織企業(yè)難以承受這種昂貴的價格，國外的經(jīng) 紗張力控制系統(tǒng)也難以適應(yīng)大提花織物。
目前國內(nèi)織造設(shè)備的經(jīng)紗張力控制系統(tǒng)大部分為機械巻取、機械送經(jīng)系統(tǒng)， 它通過一系列的機械機構(gòu)(杠桿、齒輪、彈簧、離合器)來控制巻取量和送經(jīng) 量，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，高速性能和低速性能均差、控制精度低、易磨損、原料消耗 大、產(chǎn)品檔次難以提高。中國專利200320106177.7公開了一種簾子布劍桿織機 機外電子送經(jīng)機構(gòu)，采用變頻控制，響應(yīng)速度慢，控制精度低，難以適應(yīng)中、 高速織造設(shè)備的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于織造設(shè)備的經(jīng)紗張力 控制系統(tǒng)。
用于織造設(shè)備的經(jīng)紗張力控制系統(tǒng)中的送經(jīng)巻曲控制器分別與主控制器、 轉(zhuǎn)換模塊、編碼器相連接，張力傳感器與轉(zhuǎn)換模塊相連接，送經(jīng)巻曲控制器的 內(nèi)部模塊連接關(guān)系為第一 ARM嵌入式處理器分別與第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器、第一 復(fù)位電路、第一JTAG接口、第一外擴程序存儲器、第一外擴數(shù)據(jù)存儲器、輔存 儲器、第一實時時鐘、第一RS232驅(qū)動器、控制平臺IO口相連接，第一RS232
驅(qū)動器與第一 RS232接口相連接，第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器與第一電源相連接。
所述的主控制器的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為第二ARM嵌入式處理器分別與第 二 DC/DC轉(zhuǎn)換器、LCD驅(qū)動器、第二 RS232驅(qū)動器、第二外擴數(shù)據(jù)存儲器、 第二外擴程序存儲器、網(wǎng)絡(luò)接口、 IIC存儲器、第二復(fù)位電路、CPLD協(xié)處理電 路、8M有源晶振、第二實時時鐘、第二JTAG接口相連接，第二DC/DC轉(zhuǎn)換 器與第二電源相連接，LCD驅(qū)動器與LCD顯示器相連接，第二RS232驅(qū)動器 與第二RS232接口相連接。
所述的CPLD協(xié)處理電路的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為CPLD芯片分別與控制信 號輸出電路、織機按鍵信號輸入電路、穩(wěn)壓電源、IO針JTAG接口、光電編碼 器、12M有源晶振、第三復(fù)位電路、矩陣鍵盤、狀態(tài)/故障信號輸入電路相連接。
本發(fā)明的控制策略使用的是自適應(yīng)模糊PID控制技術(shù)，通過對系統(tǒng)的狀態(tài) 變量進行模糊量化，利用模糊控制規(guī)律在線學(xué)習(xí)，建立適用于各種織機的專家 系統(tǒng)。專家系統(tǒng)根據(jù)織機類型、織造花型等織機固定參數(shù)和織機實時緯密值、 車速等織機運行參數(shù)，從專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中搜索到與上述參數(shù)相等的區(qū)域或最 為接近的區(qū)域，在推理機中利用推理法則進行分析處理，最后得出織機張力控 制參數(shù)，從而達到性能指標(biāo)的最優(yōu)。專家系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)功能，通過在線學(xué)習(xí)， 知識庫不斷得到更優(yōu)的參數(shù)以達到理想的織機張力控制效果。
本發(fā)明通過高性能的兩片ARM芯片和專家控制系統(tǒng)的相結(jié)合，能對張力很 精確控制。


圖1是用于織造設(shè)備的經(jīng)紗張力控制系統(tǒng)電路框圖； 圖2是本發(fā)明的送經(jīng)巻曲控制器硬件電路框圖； 圖3是本發(fā)明的主控制器硬件電路框圖； 圖4是本發(fā)明的CPLD協(xié)處理器硬件電路框圖； 圖5是本發(fā)明的CPLD軟件實現(xiàn)的電路模塊； 圖6是本發(fā)明的多線程軟件設(shè)計框圖； 圖7是本發(fā)明的程序流程示意圖。
具體實施例方式
如圖l、 2所示，用于織造設(shè)備的經(jīng)紗張力控制系統(tǒng)中的送經(jīng)巻曲控制器分 別與主控制器、轉(zhuǎn)換模塊、編碼器相連接，張力傳感器與轉(zhuǎn)換模塊相連接，送 經(jīng)巻曲控制器的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為第一 ARM嵌入式處理器分別與第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器、第一復(fù)位電路、第一JTAG接口、第一外擴程序存儲器、第一
外擴數(shù)據(jù)存儲器、輔存儲器、第一實時時鐘、第一RS232驅(qū)動器、控制平臺IO 口相連接，第一RS232驅(qū)動器與第一RS232接口相連接，第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器 與第一電源相連接。第一 ARM嵌入式處理器選用型號為S3C44B0的處理器， 第一 JTAG接口選用標(biāo)準(zhǔn)的20針JTAG接口 ，第一外擴程序存儲器選用型號為 SST39VF1601的Flash,第一外擴數(shù)據(jù)存儲器選用型號為HY57V641620的 SDRAM，輔存儲器選用型號為AT24C02的EEPROM， RS232驅(qū)動器選用型號 為MAX232的驅(qū)動器。張力傳感器在一梭周期的多個關(guān)鍵時刻監(jiān)測經(jīng)紗張力， 把相應(yīng)的電信號送給送經(jīng)巻曲控制器?？刂葡到y(tǒng)將由傳感器檢測到的張力信號 經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后計算出一個周期內(nèi)張力的平均值，與控制器內(nèi)設(shè) 定的張力進行比較并通過一定的控制策略演算，得到一定數(shù)量的脈沖信號，以 此控制送經(jīng)與巻曲電機運行、停車、轉(zhuǎn)速控制和轉(zhuǎn)向等，保證恒定的織機經(jīng)紗 張力。并通過RS232與主控制器通信，傳遞必要數(shù)據(jù)以實現(xiàn)現(xiàn)場人機交互和遠(yuǎn) 程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。
如圖3所示，主控制器的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為第二ARM嵌入式處理器分 別與第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器、LCD驅(qū)動器、第二 RS232驅(qū)動器、第二外擴數(shù)據(jù)存 儲器、第二外擴程序存儲器、網(wǎng)絡(luò)接口、 IIC存儲器、第二復(fù)位電路、CPLD協(xié) 處理電路、8M有源晶振、第二實時時鐘、第二JTAG接口相連接，第二DC/DC 轉(zhuǎn)換器與第二電源相連接，LCD驅(qū)動器與LCD顯示器相連接，第二RS232驅(qū) 動器與第二 RS232接口相連接。主控制器通過RS232與送經(jīng)巻曲控制器通信， 獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，在控制系統(tǒng)自帶的液晶顯示器上顯示，并將這些數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò) 接口傳到遠(yuǎn)程的監(jiān)控計算機上，方便現(xiàn)場和總監(jiān)控室工作人員了解實時張力。 工作人員可以對織機進行控制，可以自由定制多幅控制畫面，包括生產(chǎn)狀況主 界面、送經(jīng)巻曲補償控制界面等。主控制器實現(xiàn)了現(xiàn)場人機交互和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān) 控功能。
如圖4所示，CPLD協(xié)處理電路的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為CPLD芯片分別與 控制信號輸出電路、織機按鍵信號輸入電路、穩(wěn)壓電源、IO針JTAG接口、光 電編碼器、12M有源晶振、第三復(fù)位電路、矩陣鍵盤、狀態(tài)/故障信號輸入電路 相連接。CPLD協(xié)處理電路擴展了 ARM處理器的資源，為控制信號、織機按鍵 信號、光電編碼器信號、矩陣鍵盤信號、狀態(tài)/故障信號提供了輸入輸出接口。 另外，CPLD協(xié)處理電路承擔(dān)了CPU的一部分工作，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
如圖5所示，CPLD協(xié)處理器軟件實現(xiàn)了中斷管理電路、信號預(yù)處理電路、 鍵盤譯碼電路、部分織機工藝實現(xiàn)電路、輸出控制信號譯碼電路。由穩(wěn)定的CPLD
代替CPU完成盡可能多的任務(wù)， 一方面由更穩(wěn)定的CPLD代替CPU執(zhí)行某些 任務(wù)可以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，二是減輕CPU的負(fù)荷，也讓CPU的程序更簡單；將 最重要的停車工藝放在CPLD內(nèi)執(zhí)行，所以無論何時、無論出現(xiàn)什么故障，只 要需要停車的時候都可以實現(xiàn)停車，保證了織機的安全；對斷緯故障冗余檢測， 當(dāng)?shù)谝淮螜z測到斷緯故障時，隔5ms后再次確認(rèn)，防止干擾引起錯誤動作。
如圖6、 7所示，系統(tǒng)軟件包括主程序、張力控制子程序、定時器中斷子程 序、快車和點動處理子程序、通訊子程序、停車狀態(tài)下各手動按鈕處理子程序 等模塊組成，采用多線程的方式實現(xiàn)。管理線程是整個應(yīng)用軟件的管理中心， 協(xié)調(diào)控制著各個線程之間的分工合作。其具體功能如下每當(dāng)織機運行一梭， 也就是織機主軸轉(zhuǎn)過一圈，編碼器就會產(chǎn)生一定量的中斷，每次外部中斷服務(wù) 程序結(jié)束后，都會喚醒其線程，它對織機當(dāng)前狀態(tài)下轉(zhuǎn)過的圈數(shù)進行計數(shù)。如 果當(dāng)前是點動或開車狀態(tài)時，織機每轉(zhuǎn)過一定圈數(shù)，喚醒A/D采樣進程，進行 張力傳感器數(shù)據(jù)采集；織機每轉(zhuǎn)過另外一定圈數(shù)，喚醒控制算法調(diào)節(jié)張力進程。 如果當(dāng)前是慢車狀態(tài)，并且是正反轉(zhuǎn)狀態(tài)下，開啟送經(jīng)巻取電機。數(shù)據(jù)采集線 程和數(shù)據(jù)處理線程共享一個緩沖隊列，數(shù)據(jù)采集線程向緩沖區(qū)中寫入數(shù)據(jù)，數(shù) 據(jù)處理線程從緩沖區(qū)中取數(shù)據(jù)。但兩者在使用緩沖區(qū)隊列時保持互斥，否則可 能會導(dǎo)致在寫入時產(chǎn)生數(shù)據(jù)覆蓋，在讀出時得到錯誤數(shù)據(jù)。通信線程就是調(diào)用 串口驅(qū)動實現(xiàn)的一些函數(shù)。按鈕處理線程主要實現(xiàn)織機的前后送經(jīng)巻取等功能， 工藝參數(shù)保存線程實現(xiàn)數(shù)據(jù)的掉電不丟失等。
權(quán)利要求
1.一種用于織造設(shè)備的經(jīng)紗張力控制系統(tǒng)，其特征在于送經(jīng)卷曲控制器分別與主控制器、轉(zhuǎn)換模塊、編碼器相連接，張力傳感器與轉(zhuǎn)換模塊相連接，送經(jīng)卷曲控制器的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為第一ARM嵌入式處理器分別與第一DC/DC轉(zhuǎn)換器、第一復(fù)位電路、第一JTAG接口、第一外擴程序存儲器、第一外擴數(shù)據(jù)存儲器、輔存儲器、第一實時時鐘、第一RS232驅(qū)動器、控制平臺IO口相連接，第一RS232驅(qū)動器與第一RS232接口相連接，第一DC/DC轉(zhuǎn)換器與第一電源相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于織造設(shè)備的經(jīng)紗張力控制系統(tǒng)，其特征在 于所述的主控制器的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為第二 ARM嵌入式處理器分別與第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器、LCD驅(qū)動器、第二RS232驅(qū)動器、第二外擴數(shù)據(jù)存儲器、第二 外擴程序存儲器、網(wǎng)絡(luò)接口、 IIC存儲器、第二復(fù)位電路、CPLD協(xié)處理電路、 8M有源晶振、第二實時時鐘、第二JTAG接口相連接，第二DC/DC轉(zhuǎn)換器與 第二電源相連接，LCD驅(qū)動器與LCD顯示器相連接，第二RS232驅(qū)動器與第 二RS232接口相連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于織造設(shè)備的經(jīng)紗張力控制系統(tǒng)，其特征 在于所述的CPLD協(xié)處理電路的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為CPLD芯片分別與控制信 號輸出電路、織機按鍵信號輸入電路、穩(wěn)壓電源、IO針JTAG接口、光電編碼 器、12M有源晶振、第三復(fù)位電路、矩陣鍵盤、狀態(tài)/故障信號輸入電路相連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于織造設(shè)備的經(jīng)紗張力控制系統(tǒng)。送經(jīng)卷曲控制器分別與主控制器、轉(zhuǎn)換模塊、編碼器相連接，張力傳感器與轉(zhuǎn)換模塊相連接，送經(jīng)卷曲控制器的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為第一ARM嵌入式處理器分別與第一DC/DC轉(zhuǎn)換器、第一復(fù)位電路、第一JTAG接口、第一外擴程序存儲器、第一外擴數(shù)據(jù)存儲器、輔存儲器、第一實時時鐘、第一RS232驅(qū)動器、控制平臺IO口相連接，第一RS232驅(qū)動器與第一RS232接口相連接，第一DC/DC轉(zhuǎn)換器與第一電源相連接。本發(fā)明能適應(yīng)高速織機的要求，能避免開車痕，也能實現(xiàn)變緯密及特殊商標(biāo)機、領(lǐng)帶布提花機的停卷功能等。
文檔編號D03D49/04GK101363159SQ20081006341
公開日2009年2月11日 申請日期2008年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月7日
發(fā)明者吳群民, 張森林, 張榮臻 申請人:浙江大學(xué);杭州經(jīng)緯自動化有限公司