專(zhuān)利名稱(chēng)：智能并絲機(jī)控制單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是智能并絲機(jī)的一種控制單元，屬于電線電纜制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
并絲機(jī)是將多根絲線并成一股再纏繞到線盤(pán)上的設(shè)備，并好絲的線盤(pán)供編織機(jī)進(jìn)行編織使用。普通并絲機(jī)只具備簡(jiǎn)單的并絲繞線功能，繞線前安裝空線盤(pán)、固定絲線、啟動(dòng)機(jī)器，一盤(pán)繞線結(jié)束剪斷絲線、打結(jié)線頭、拆下線盤(pán)等一系列輔助并絲動(dòng)作需人工完成。故普通并絲機(jī)自動(dòng)化程度低,生產(chǎn)效率不高,對(duì)工人的操作熟練程度要求高，同時(shí)進(jìn)行并絲的線盤(pán)數(shù)量一般最多只有3只，再多則性?xún)r(jià)比大幅降低。智能并絲機(jī)是一種高度自能化的并絲機(jī)，從空線盤(pán)定位、安裝，到啟動(dòng)電機(jī)并絲繞線，到并絲結(jié)束、剪線、固定線頭、出成品盤(pán)，所有并絲動(dòng)作自動(dòng)完成，無(wú)需人工干預(yù)。操作人員只需將空線盤(pán)放置在供盤(pán)架上，并及時(shí)將集盤(pán)架上的成品盤(pán)移走即可。智能并絲機(jī)能同時(shí)并絲4只線盤(pán)或更多線盤(pán)。與普通并絲機(jī)相比，智能并絲機(jī)具有自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)效率高、操作人員工作強(qiáng)度低、并絲過(guò)程無(wú)需人工干預(yù)，生產(chǎn)效率是普通并絲機(jī)的5至10倍。但是，與普通并絲機(jī)比較，智能并絲機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并絲過(guò)程機(jī)械動(dòng)作多，控制系統(tǒng)也復(fù)雜。為保證并絲工作順利完成與并絲質(zhì)量，各機(jī)械動(dòng)作必須精確到位，這就對(duì)機(jī)器控制部分提出更高要求。并絲機(jī)在并絲過(guò)程中有兩個(gè)主要的動(dòng)作，一是繞線速度，二是排線節(jié)距。為了精確控制智能并絲機(jī)的繞線 轉(zhuǎn)速與排線節(jié)距，主傳動(dòng)電機(jī)與調(diào)節(jié)節(jié)距的排線電機(jī)均采用伺服電機(jī)。當(dāng)啟動(dòng)主電機(jī)繞線時(shí)，排線電機(jī)也以設(shè)定的排線節(jié)距速度開(kāi)始運(yùn)行，繞線速度變化時(shí)，排線速度也相應(yīng)變化，以保證排線節(jié)距不變。繞線結(jié)束，啟動(dòng)扭線電機(jī)，將多股絲線扭成一股，防止剪斷線后絲線散亂。其它并絲動(dòng)作，如將供盤(pán)架上的空盤(pán)固定在繞線軸上、剪線、夾線、取下并好絲的盤(pán)并輸送到集盤(pán)架上等，都由氣缸控制。所有的氣缸動(dòng)作，以及三只電機(jī)的運(yùn)行都由控制單元統(tǒng)一控制執(zhí)行。繞線長(zhǎng)度、繞線速度、排線節(jié)距、排線位置、扭線速度等所有控制設(shè)備運(yùn)行的參數(shù)都在控制單元上設(shè)定。同時(shí)，控制單元要實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如輸送空盤(pán)是否到位、固定空盤(pán)是否到位、是否缺盤(pán)、成品盤(pán)是否及時(shí)移出、是否有斷絲發(fā)生、氣壓壓力大小、主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、排線電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)等等。一旦有異常情況發(fā)生，控制單元要立即停機(jī)并顯示報(bào)警信息。所以，設(shè)備的控制單元既要能按并絲參數(shù)要求準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地控制各傳動(dòng)單元，又要能實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備各部件的運(yùn)行狀態(tài)，保證并絲質(zhì)量。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型創(chuàng)造是設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)一種新型單片機(jī)，作為智能并絲機(jī)的控制單元。它具有控制、顯示、及復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算功能，可以很好地控制智能并絲機(jī)高速繞線與規(guī)律排線，保證在繞線加減速時(shí)保持排線節(jié)距不變；并能準(zhǔn)確控制氣缸運(yùn)動(dòng)，確保其它并絲動(dòng)作精確、到位。單片機(jī)根據(jù)設(shè)置好的并絲參數(shù)控制從空盤(pán)到成品盤(pán)的所有并絲動(dòng)作，同時(shí)顯示機(jī)器的并絲數(shù)據(jù)，監(jiān)控機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)。智能并絲機(jī)如果在運(yùn)行中發(fā)生異常情況，如發(fā)生斷絲、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器故障、氣壓不足、氣缸動(dòng)作不到位、排線異常等，控制單元將實(shí)時(shí)報(bào)警并停機(jī)，顯示報(bào)警信息，方便使用人員排除故障，確保設(shè)備運(yùn)行安全，保證并絲質(zhì)量。單片機(jī)作為整機(jī)控制系統(tǒng)的核心單元，主要有顯示部件與控制部件組成，控制部件包含處理器MCU、信號(hào)輸入與輸出、存儲(chǔ)、通訊、脈沖發(fā)生器、日歷時(shí)鐘、以及按鍵陣列等部分組成。軟件具體包括友好人機(jī)界面、主機(jī)控制與排線控制、并絲參數(shù)計(jì)算、輸入輸出信號(hào)處理、按鍵操作、扭線控制、斷電記憶等部分。各部分有機(jī)結(jié)合又相對(duì)獨(dú)立，確保整機(jī)高速運(yùn)行又能實(shí)時(shí)控制。本單片機(jī)功能如下:1、顯示部件。采用液晶屏點(diǎn)陣顯示方式，能顯示中英文字符、數(shù)字及特殊字符，能顯示自創(chuàng)符號(hào)，滿(mǎn)足智能并絲機(jī)所有參數(shù)與信息的顯示要求。2、處理器單元。單片機(jī)的核心控制部件，采用單片機(jī)高端控制芯片，具有速度快、運(yùn)算能力強(qiáng)、功能齊備、實(shí)時(shí)控制、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)，是智能并絲機(jī)能實(shí)現(xiàn)其高度自動(dòng)化的有力保障。3、信號(hào)輸入與輸出部件。作為單片機(jī)的外圍控制部件，主要實(shí)現(xiàn)處理器與外部控制器件(如繼電器等)及外部信號(hào)發(fā)生器(如傳感器等)的信號(hào)轉(zhuǎn)換，它將處理器的控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為外部控制器件控制信號(hào)，從而最終控制氣缸動(dòng)作；同時(shí)，將外部信息，如動(dòng)作過(guò)程、異常報(bào)警等信號(hào)轉(zhuǎn)化為處理器能夠接受處理的數(shù)據(jù)。4、存儲(chǔ)單元。保存單片機(jī)的操作信息、運(yùn)行參數(shù)、顯示信息等，能實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的斷電記憶功能。5、通訊部件。主要實(shí)現(xiàn)控制單元與繞線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和排線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的雙向數(shù)據(jù)通訊，使得單片機(jī)實(shí)時(shí)控制并絲機(jī)的繞線速度及排線節(jié)距，同時(shí)監(jiān)控它們的運(yùn)行狀態(tài)，保證
并絲質(zhì)量。
·[0013]6、脈沖發(fā)生器。由于智能并絲機(jī)使用的絲的直徑范圍在0.05毫米到0.2毫米之間，它的排線節(jié)距也非常小，一般在0.2毫米到2毫米之間，這就要求排線節(jié)距的控制精度要非常高，所以排線驅(qū)動(dòng)必須用脈沖方式控制，否則，電機(jī)運(yùn)行精度達(dá)不到要求。7、日歷時(shí)鐘。顯示日歷時(shí)間及記錄事件發(fā)生的時(shí)間以及記錄機(jī)器的運(yùn)行時(shí)間等。8、按鍵陣列。接收操作人員的按鍵操作內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器的有效控制。智能并絲機(jī)控制單元(單片機(jī))具有以下優(yōu)點(diǎn):1、集成度高，控制功能齊備。單片機(jī)的MCU采用高端工程控制專(zhuān)用芯片，具有運(yùn)算速度快、存儲(chǔ)容量大、響應(yīng)實(shí)時(shí)、管腳功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)。它既能與伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行485通訊，讀寫(xiě)參數(shù)；又能發(fā)生脈沖精確控制伺服驅(qū)動(dòng)器對(duì)電機(jī)進(jìn)行位置控制；既能進(jìn)行脈沖頻率、并絲長(zhǎng)度、排線節(jié)距的復(fù)雜計(jì)算，又能快速反應(yīng)并絲動(dòng)作的異常情況。一個(gè)單片機(jī)就相當(dāng)于一臺(tái)PLC與一臺(tái)觸摸屏組合，具有PLC與觸摸屏的功能。PLC與觸摸屏各自獨(dú)立，單獨(dú)編程，再用連接線組合在一起，而單片機(jī)只有一個(gè)程序，就完成PLC與觸摸屏的功能，又因?yàn)槭菍?shí)時(shí)控制系統(tǒng)，響應(yīng)速度更快，開(kāi)關(guān)機(jī)時(shí)間更短。2、操作簡(jiǎn)單、人機(jī)界面友好。單片機(jī)采用小鍵盤(pán)按鍵與菜單命令相結(jié)合的方式進(jìn)行操作，能顯示中英文。鍵盤(pán)按鍵布局合理，功能劃分明確，菜單顯示明了易懂，操作人員無(wú)需培訓(xùn)或簡(jiǎn)單培訓(xùn)就能熟練運(yùn)用。調(diào)試好的設(shè)備，操作人員只用啟動(dòng)、停止命令就能完成并絲任務(wù)。設(shè)備運(yùn)行異常時(shí)，顯示報(bào)警信息，方便排除故障。[0019]3、性?xún)r(jià)比高、節(jié)能環(huán)保。單片機(jī)將顯示與控制兩部分集成在一起，由一個(gè)MCU控制，不但提高程序的運(yùn)行速度，也提高單片機(jī)運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性，與完成相同功能的PLC、觸摸屏組合相比，價(jià)格為它們的十分之一或幾十分之一。同時(shí)，單片機(jī)的能耗不到5W，所有元件無(wú)毒無(wú)害，滿(mǎn)足節(jié)能環(huán)保要求。4、易于安裝、便于維修。智能并絲機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并絲動(dòng)作多，為達(dá)到高度智能化的結(jié)果，用于控制機(jī)器的信號(hào)數(shù)量多，形式也多樣，但單片機(jī)與外部器件連接只有兩個(gè)接口，一為電源接口，一為集成所有控制信號(hào)的信號(hào)接口。拆卸與安裝時(shí)，只需松開(kāi)兩接口即可，無(wú)需一個(gè)端子一個(gè)端子地拆卸與安裝。維修更換單片機(jī)既簡(jiǎn)單快捷，又保證無(wú)錯(cuò)誤，是一個(gè)理想的控制單元。


:圖1為本控制單元原理圖；圖2為程序結(jié)構(gòu)框圖；圖3為輸入接口信號(hào)處理子程序框圖；圖4按鍵命令處理子程序框圖；圖5為計(jì)算繞線長(zhǎng)度子程序框圖；圖6并絲過(guò)程子程序框圖；圖7為更新顯示子程序框圖。
具體實(shí)施方式
:信號(hào)輸入模塊由光電隔離`器、緩沖驅(qū)動(dòng)器組成。信號(hào)輸出模塊由鎖存器、光電隔離器、功率放大器組成。脈沖輸出模塊由高速光電隔離器、功率放大器組成。電源轉(zhuǎn)換模塊2為信號(hào)輸出模塊的電源。電源轉(zhuǎn)換模塊I為其它器件的電源。下面就其實(shí)現(xiàn)過(guò)程作詳細(xì)說(shuō)明。圖1為智能并絲機(jī)的控制系統(tǒng)，其中虛框部分為控制系統(tǒng)的核心部件單片機(jī)，即本發(fā)明內(nèi)容。單片機(jī)通過(guò)電源接口和信號(hào)輸入輸出接口與外部控制單元相連，從而控制整機(jī)運(yùn)行。電源接口輸入開(kāi)關(guān)電源提供的24V電源，作為單片機(jī)的輸入電源。電源轉(zhuǎn)換模塊I為除信號(hào)輸出模塊外的其它器件提供工作電源；電源轉(zhuǎn)換模塊2為信號(hào)輸出模塊提供工作電源。電源轉(zhuǎn)換模塊I與2輸出5V電源，功率為5瓦。繞線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與繞線電機(jī)驅(qū)動(dòng)智能并絲機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)繞線，排線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與排線電機(jī)驅(qū)動(dòng)排線裝置往返排線，扭線電機(jī)驅(qū)動(dòng)扭線裝置旋轉(zhuǎn)扭線，三個(gè)電機(jī)的運(yùn)行狀況及相互關(guān)系由單片機(jī)程序按并絲工藝精確控制。氣缸控制信號(hào)控制所有氣缸動(dòng)作，如安裝空盤(pán)、剪線夾線、收集成品盤(pán)等等。其它控制信號(hào)包括啟動(dòng)、停止、急停、復(fù)位、信號(hào)燈等。傳感器輸入信號(hào)有報(bào)警信息、排線狀態(tài)、線盤(pán)安裝是否到位等信息。它們都在單片機(jī)的控制下按規(guī)定程序運(yùn)行，并將運(yùn)行狀態(tài)返回單片機(jī)。整機(jī)通電后，單片機(jī)程序一方面接收操作人員的鍵盤(pán)按鍵命令，形成工作參數(shù)，或者執(zhí)行操作命令，輸出控制信號(hào)形成設(shè)備動(dòng)作；另一方面，單片機(jī)接收信號(hào)輸入與輸出接口的輸入信號(hào)，處理信號(hào)，及時(shí)響應(yīng)信號(hào)內(nèi)容。通過(guò)軟硬件相結(jié)合，單片機(jī)控制智能并絲機(jī)的所有工作過(guò)程，完成各種并絲工作。以下說(shuō)明單片機(jī)硬件與軟件。硬件部分:見(jiàn)圖1虛框部分，MCU是單片機(jī)的處理器。本例中MCU采用PIC高端處理芯片18F452。鍵盤(pán)陣列、液晶顯示、信號(hào)輸入模塊、信號(hào)輸出模塊通過(guò)8位數(shù)據(jù)線與MCU連接，直接進(jìn)行8位數(shù)據(jù)交換。MCU用3根控制線與日歷時(shí)間芯片相連接，讀寫(xiě)日歷時(shí)間。MCU通過(guò)控制線與儲(chǔ)存器連接，串行讀寫(xiě)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)。MCU通過(guò)串口與串口通訊器件連接，與外部控制單元進(jìn)行485通訊。MCU產(chǎn)生的脈沖及脈沖方向由控制線輸出到脈沖輸出模塊。MCU通過(guò)片選擴(kuò)展器件擴(kuò)展片選控制線，選擇控制所有與數(shù)據(jù)線連接的器件。MCU的8位數(shù)據(jù)線作為單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線，所有與MCU連接的擴(kuò)展芯片的數(shù)據(jù)線都連接在數(shù)據(jù)總線上。MCU通過(guò)數(shù)據(jù)總線讀寫(xiě)各連接擴(kuò)展芯片的數(shù)據(jù)，完成信息交換。MCU的控制線根據(jù)功能分類(lèi)，分別用來(lái)作為片選控制線、串口通訊控制線、顯示模塊控制線、存儲(chǔ)器和日歷時(shí)間控制連接線，以及脈沖和脈沖方向控制線。片選擴(kuò)展器件由I只HC138與I只LS04組成。它將MCU的3條控制線擴(kuò)展為8條，該8條控制線與MCU上其它控制線一起作為連接在數(shù)據(jù)總線上的器件的片選控制線，使得MCU可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)總線上的元件數(shù)據(jù)信息。鍵盤(pán)陣列由I只74HC373與I只74HC244組成，最多可以形成64只按鍵，本單片機(jī)只用30只按鍵。74HC373與74HC244的數(shù)據(jù)線連接到數(shù)據(jù)總線上，MCU通過(guò)查詢(xún)方式讀入按鍵信息。日歷時(shí)間芯片直接與MCU的控制線連接，為MCU提供日歷時(shí)間，這樣，單片機(jī)可以記錄機(jī)器的運(yùn)行時(shí)間及其它時(shí)間參數(shù)。芯片的晶振頻率為32.768K。
存儲(chǔ)器運(yùn)用串行傳輸方式直接與MCU控制線連接。作為MCU的擴(kuò)展存儲(chǔ)器件，與MCU的片內(nèi)存儲(chǔ)器一起，用來(lái)存儲(chǔ)單片機(jī)的字符數(shù)據(jù)、工作參數(shù)、及其它數(shù)據(jù)。液晶顯示的8位數(shù)據(jù)線連接數(shù)據(jù)總線，其它讀寫(xiě)、片選等控制信號(hào)引腳直接與MCU的控制線連接，接收顯示MCU的各種數(shù)據(jù)信息。信號(hào)輸入模塊由3只74HC244與12只D207組成，每只74HC244接4只D207，最多可以形成24路輸入信號(hào)。D207作為光電隔離器件,一端接74HC244的輸入端,另一端通過(guò)信號(hào)輸入與輸出接口連接傳感器輸入信號(hào)。3只74HC244的數(shù)據(jù)線連接到數(shù)據(jù)總線，片選線連接到MCU的控制線或擴(kuò)展片選控制線。這樣，MCU通過(guò)查詢(xún)方式就可以讀入傳感器信號(hào)。信號(hào)輸出模塊由3只74HC373、12只D207及若干只功率放大器組成。放大器的輸出端經(jīng)信號(hào)輸入與輸出接口接氣缸控制繼電器控制氣缸動(dòng)作，放大器的輸入端接光電隔離器件D207的輸出端。74HC373的數(shù)據(jù)線連接到數(shù)據(jù)總線，輸出端接光電隔離器D207的輸入端，片選線連接到MCU的控制線或擴(kuò)展片選控制線。MCU的控制信號(hào)經(jīng)74HC373鎖存，D207隔離，及功率放大器放大后，變成24伏的繼電器控制信號(hào)。單片機(jī)最多可以輸出24路控制信號(hào)。串口通訊器件為485串口元件。它的輸入端直接與MCU的串口連接，輸出端經(jīng)信號(hào)輸入與輸出接口與繞線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及排線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接，進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串口通訊。根據(jù)驅(qū)動(dòng)器的地址安排，單片機(jī)可以連接I個(gè)串口對(duì)象，也可以連接多個(gè)對(duì)象。脈沖輸出模塊由I只高速光耦與I只功率放大器組成，高速光耦的輸入端接MCU的脈沖輸出，輸出端接放大器的輸入端，放大器的輸出端經(jīng)信號(hào)輸入與輸出接口連接排線驅(qū)動(dòng)器。MCU發(fā)出的脈沖方波經(jīng)高速光耦由放大器放大后作為排線驅(qū)動(dòng)器的位置脈沖信號(hào)。[0051]其它輸出由I只74HC373完成，可以輸出8路電平信號(hào)，用以控制單片機(jī)鍵盤(pán)指示燈燈開(kāi)關(guān)及單片機(jī)本板報(bào)警聲音等。軟件部分:軟件程序既能用C語(yǔ)言編程，也能用匯編語(yǔ)言編程。主程序存放于MCU內(nèi)，除主程序外，主要還有處理輸入接口信號(hào)的子程序、處理按鍵命令的子程序、更新參數(shù)信息的顯示子程序、計(jì)算繞線長(zhǎng)度的子程序、以及運(yùn)行并絲步驟的子程序等。參數(shù)與文本顯示程序?qū)?shù)與文本字符保存在存儲(chǔ)器內(nèi)，MCU程序在運(yùn)行過(guò)程中實(shí)時(shí)調(diào)用的存儲(chǔ)器內(nèi)的的參數(shù)與字符數(shù)據(jù)。程序結(jié)構(gòu)框圖見(jiàn)圖2。單片機(jī)通電后，MCU主程序自動(dòng)運(yùn)行，完成初始化，取得機(jī)器當(dāng)前的運(yùn)行參數(shù)與狀態(tài)，讀取兩驅(qū)動(dòng)器的有關(guān)參數(shù)，然后循環(huán)查詢(xún)各子程序的運(yùn)行條件，條件滿(mǎn)足則調(diào)入相應(yīng)子程序運(yùn)行，條件不滿(mǎn)足則查詢(xún)下一子程序運(yùn)行條件。各子程序運(yùn)行條件按順序循環(huán)查詢(xún)，直到單片機(jī)斷電，程序終止運(yùn)行。MCU程序除圖2部分外，還有中斷子程序，包括定時(shí)器中斷與輸出脈沖中斷。定時(shí)器中斷作為程序事件的計(jì)時(shí)或計(jì)數(shù)；脈沖中斷用來(lái)記錄輸出的脈沖數(shù)量。一旦有中斷事件發(fā)生，MCU將立即終止當(dāng)前運(yùn)行的程序，處理中斷事件，運(yùn)行中斷程序。中斷程序運(yùn)行結(jié)束，再接著運(yùn)行被終止的程序。 初始化:有程序參數(shù)初始化、485串口初始化、中斷初始化、存儲(chǔ)器串行讀寫(xiě)初始化、脈沖發(fā)生器初始化、日歷時(shí)間初始化等。初始化程序在單片機(jī)上電第一時(shí)間完成。讀取參數(shù):有單片機(jī)本身的參數(shù)，如設(shè)定的繞線速度、長(zhǎng)度及排線位置等；還有兩驅(qū)動(dòng)器的有關(guān)參數(shù)，使得單片機(jī)與驅(qū)動(dòng)器的狀態(tài)保持一致。輸入接口信號(hào)處理子程序:包括處理操作按鈕命令，如啟動(dòng)、停止、急停、復(fù)位；處理各類(lèi)報(bào)警信息，如斷絲、空盤(pán)安裝錯(cuò)誤、排線錯(cuò)誤等等。接口輸入信號(hào)由3只74HC244組成，最多可以輸入24路信號(hào),分成3組,每組8路輸入信號(hào)。MCU通過(guò)查詢(xún)方式處理所有輸入信息。輸入接口信號(hào)處理子程序框圖見(jiàn)圖3所示。按鍵命令處理子程序:處理單片機(jī)鍵盤(pán)的所有功能按鍵命令，如啟動(dòng)、停止、調(diào)速、菜單等等；處理所有菜單命令，如排線位置參數(shù)調(diào)整、繞線長(zhǎng)度設(shè)定、排線節(jié)距與線徑設(shè)定等等。一般情況下，鍵盤(pán)按鍵與菜單命令相結(jié)合，完成并絲機(jī)的功能操作或參數(shù)設(shè)定。MCU通過(guò)查詢(xún)方式確定是否有按鍵產(chǎn)生，即程序順序輸出列(或行)數(shù)據(jù)(該列或行對(duì)應(yīng)位為0)，再輸入行(或列)數(shù)據(jù)，如果輸入的數(shù)據(jù)有O位，則說(shuō)明對(duì)應(yīng)位有按鍵產(chǎn)生，可以執(zhí)行按鍵命令。按鍵命令處理子程序框圖如圖4所示。計(jì)算繞線長(zhǎng)度子程序:智能并絲機(jī)沒(méi)有測(cè)定繞線長(zhǎng)度的裝置，繞線長(zhǎng)度由程序依據(jù)并絲節(jié)距、速度、線徑、根數(shù)等參數(shù)計(jì)算得出。長(zhǎng)度計(jì)算為定時(shí)計(jì)算、定時(shí)顯示，并能保證長(zhǎng)度精度要求。子程序框圖如圖5所示。并絲過(guò)程子程序:它完成所有的并絲動(dòng)作，包括連續(xù)運(yùn)行與單步運(yùn)行，是智能并絲機(jī)的主要控制部分。有各氣缸控制、排線控制、繞線控制、扭線控制。從安裝空盤(pán)到收集成品盤(pán)，都由該子程序完成。根據(jù)并絲工藝設(shè)定并絲動(dòng)作順序，程序按設(shè)定的順序執(zhí)行每個(gè)并絲動(dòng)作，每調(diào)用I次子程序，順序執(zhí)行I個(gè)并絲動(dòng)作。子程序框圖如圖6所示。更新顯示子程序:實(shí)時(shí)更新或定時(shí)更新機(jī)器運(yùn)行參數(shù)。實(shí)時(shí)更新的有報(bào)警信息、各參數(shù)輸入數(shù)據(jù)更改、各控制狀態(tài)更改等；定時(shí)更新的主要有繞線長(zhǎng)度、運(yùn)行時(shí)間、日歷時(shí)間、加減速轉(zhuǎn)速等。單片機(jī)的字符數(shù)字顯示采用點(diǎn)陣方式，顯示前，存儲(chǔ)器內(nèi)必須先保存好字符數(shù)據(jù)。子程序框圖如圖7所示。各子程序相對(duì)獨(dú)立，在更改某子程序后，可以盡量不影響其它程序的工作狀態(tài)。單片機(jī)安裝在設(shè)備的操作柜上，通過(guò)一根信號(hào)電纜與一根電源線與整機(jī)的其它部件相連。整機(jī)上 電，單片機(jī)立即運(yùn)行，可以進(jìn)行各項(xiàng)操作，整機(jī)斷電，單片機(jī)停止運(yùn)行。
權(quán)利要求1.一種智能并絲機(jī)控制單兀,其特征在于它包含處理器MCU、信號(hào)輸入與輸出、存儲(chǔ)、通訊、脈沖發(fā)生器、日歷時(shí)鐘、以及按鍵陣列組成；軟件部分包括友好人機(jī)界面、主機(jī)控制與排線控制、并絲參數(shù)計(jì)算、輸入輸出信號(hào)處理、按鍵操作、扭線控制、斷電記憶部分；硬件部分:MCU是單片機(jī)的處理器，MCU采用PIC高端處理芯片18F452，鍵盤(pán)陣列、液晶顯示、信號(hào)輸入模塊、信號(hào)輸出模塊通過(guò)8位數(shù)據(jù)線與MCU連接，直接進(jìn)行8位數(shù)據(jù)交換，MCU用3根控制線與日歷時(shí)間芯片相連接，讀寫(xiě)日歷時(shí)間，MCU通過(guò)控制線與儲(chǔ)存器連接，串行讀寫(xiě)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)，MCU通過(guò)串口與串口通訊器件連接，與外部控制單元進(jìn)行485通訊，MCU產(chǎn)生的脈沖及脈沖方向由控制線輸出到脈沖輸出模塊，MCU通過(guò)片選擴(kuò)展器件擴(kuò)展片選控制線，選擇控制所有與數(shù)據(jù)線連接的器件，MCU的8位數(shù)據(jù)線作為單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線，所有與MCU連接的擴(kuò)展芯片的數(shù)據(jù)線都連接在數(shù)據(jù)總線上，MCU通過(guò)數(shù)據(jù)總線讀寫(xiě)各連接擴(kuò)展芯片的數(shù)據(jù)，完成信息交換，MCU的控制線根據(jù)功能分類(lèi)，分別用來(lái)作為片選控制線、串口通訊控制線、顯示模塊控制線、存儲(chǔ)器和日歷時(shí)間控制連接線，以及脈沖和脈沖方向控制線； 片選擴(kuò)展器件由I只HC138與I只LS04組成，它將MCU的3條控制線擴(kuò)展為8條，該8條控制線與MCU上其它控制線一起作為連接在數(shù)據(jù)總線上的器件的片選控制線，使得MCU可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)總線上的元件數(shù)據(jù)信息， 鍵盤(pán)陣列由I只74HC373與I只74HC244組成，最多可以形成64只按鍵，本單片機(jī)只用30只按鍵，74HC373與74HC244的數(shù)據(jù)線連接到數(shù)據(jù)總線上，MCU通過(guò)查詢(xún)方式讀入按鍵信息； 日歷時(shí)間芯片直接與MCU的控制線連接，為MCU提供日歷時(shí)間，這樣，單片機(jī)可以記錄機(jī)器的運(yùn)行時(shí)間及其它時(shí)間參數(shù)；芯片的晶振頻率為32.768K ； 存儲(chǔ)器運(yùn)用串行傳輸方式直接與MCU控制線連接，作為MCU的擴(kuò)展存儲(chǔ)器件，與MCU的片內(nèi)存儲(chǔ)器一起，用來(lái)存儲(chǔ)單·片機(jī)的字符數(shù)據(jù)、工作參數(shù)、及其它數(shù)據(jù)； 液晶顯示的8位數(shù)據(jù)線連接數(shù)據(jù)總線，其它讀寫(xiě)、片選等控制信號(hào)引腳直接與MCU的控制線連接，接收顯示MCU的各種數(shù)據(jù)信息； 信號(hào)輸入模塊由3只74HC244與12只D207組成，每只74HC244接4只D207，最多可以形成24路輸入信號(hào)，D207作為光電隔離器件,一端接74HC244的輸入端,另一端通過(guò)信號(hào)輸入與輸出接口連接傳感器輸入信號(hào)，3只74HC244的數(shù)據(jù)線連接到數(shù)據(jù)總線，片選線連接到MCU的控制線或擴(kuò)展片選控制線，這樣，MCU通過(guò)查詢(xún)方式就可以讀入傳感器信號(hào)； 信號(hào)輸出模塊由3只74HC373U2只D207及若干只功率放大器組成，放大器的輸出端經(jīng)信號(hào)輸入與輸出接口接氣缸控制繼電器控制氣缸動(dòng)作，放大器的輸入端接光電隔離器件D207的輸出端，74HC373的數(shù)據(jù)線連接到數(shù)據(jù)總線，輸出端接光電隔離器D207的輸入端，片選線連接到MCU的控制線或擴(kuò)展片選控制線，MCU的控制信號(hào)經(jīng)74HC373鎖存，D207隔離，及功率放大器放大后，變成24伏的繼電器控制信號(hào)，單片機(jī)最多可以輸出24路控制信號(hào)；串口通訊器件為485串口元件；它的輸入端直接與MCU的串口連接，輸出端經(jīng)信號(hào)輸入與輸出接口與繞線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及排線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接，進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串口通訊，根據(jù)驅(qū)動(dòng)器的地址安排，單片機(jī)可以連接I個(gè)串口對(duì)象，也可以連接多個(gè)對(duì)象； 脈沖輸出模塊由I只高速光耦與I只功率放大器組成，高速光耦的輸入端接MCU的脈沖輸出，輸出端接放大器的輸入端，放大器的輸出端經(jīng)信號(hào)輸入與輸出接口連接排線驅(qū)動(dòng)器，MCU發(fā)出的脈沖方波經(jīng)高速光耦由放大器放大后作為排線驅(qū)動(dòng)器的位置脈沖信號(hào)；其它輸出由I只74HC373完成，可以輸出8路電平信號(hào)，用以控制單片機(jī)鍵盤(pán)指示燈燈開(kāi)關(guān)及單片機(jī)本板報(bào) 警聲音等。
專(zhuān)利摘要一種智能并絲機(jī)控制單元，涉及的是智能并絲機(jī)的一種控制單元，屬于電線電纜制造領(lǐng)域。單片機(jī)作為整機(jī)控制系統(tǒng)的核心單元，由硬件與軟件兩部分組成。硬件主要有顯示部件與控制部件組成，控制部件包含處理器MCU、信號(hào)輸入與輸出、存儲(chǔ)、通訊、脈沖發(fā)生器、日歷時(shí)鐘、以及按鍵陣列等部分組成。軟件具體包括友好人機(jī)界面、主機(jī)控制與排線控制、并絲參數(shù)計(jì)算、輸入輸出信號(hào)處理、按鍵操作、扭線控制、斷電記憶等部分。各部分有機(jī)結(jié)合又相對(duì)獨(dú)立，確保整機(jī)高速運(yùn)行又能實(shí)時(shí)控制。智能并絲機(jī)控制單元(單片機(jī))具有以下優(yōu)點(diǎn)1、集成度高，控制功能齊備。2、操作簡(jiǎn)單、人機(jī)界面友好。3、性?xún)r(jià)比高、節(jié)能環(huán)保。
文檔編號(hào)G05B19/042GK203101902SQ201320075549
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月18日
發(fā)明者包天申, 王立文 申請(qǐng)人:杭州三普機(jī)械有限公司