一種通過U盤傳輸織造花樣的電子多臂控制系統的制作方法

本實用新型屬于紡織機械技術領域，具體涉及一種通過U盤傳輸織造花樣的電子多臂控制系統。

背景技術：

紡織機（又叫織機）是紡織行業中的主要生產設備，織物的花紋圖案由織機的花紋控制裝置所決定。隨著電氣技術的不斷發展，紡織領域的自動化進程日益加快，對于織物的品種、質量和織造效率的要求也越來越高。電子多臂機是一種新型電子花紋控制裝置，不僅是現代織機必不可少的控制部件，也是針對傳統織機進行技改的有效手段，具有高速、高效、花紋多樣的優點。電子多臂機由微機控制器控制，根據其內存中的花紋數據定時、定向、按序輸出控制字，通過電磁鐵驅動多臂機動作，實現對織物的花紋控制。目前花紋傳輸接口通過RS232異步串行通信接口和手持終端傳送數據，手持終端通過RS232異步串行通信接口將花紋發送給電子多臂機的微機控制器。然而，RS232異步串行通信接口在此處應用時存在兩方面的缺陷：其一，手持終端價格比較高，不利于成本控制；其二，微機控制器采用51單片機，遇到程序升級時需拆卸箱體來對內部主控芯片進行更換，操作比較繁瑣，費時費力。

鑒于上述已有技術，有必要對現有的電子多臂控制系統中的數據傳送裝置的結構加以改進，為此，本申請人作了有益的設計，下面將要介紹的技術方案便是在這種背景下產生的。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種通過U盤傳輸織造花樣的電子多臂控制系統，產品成本低，通訊效率高。

本實用新型的目的是這樣來達到的，一種通過U盤傳輸織造花樣的電子多臂控制系統，其特征在于：包括主控模塊、多臂電磁鐵控制模塊、液晶顯示和按鍵模塊、接近傳感器檢測模塊、存儲模塊、USB接口模塊、織機信號輸入模塊、多臂禁區輸出模塊以及電源模塊，所述的主控模塊分別與多臂電磁鐵控制模塊、液晶顯示和按鍵模塊、接近傳感器檢測模塊、存儲模塊、USB接口模塊、織機信號輸入模塊以及多臂禁區輸出模塊連接，所述的電源模塊分別為主控模塊、多臂電磁鐵控制模塊、液晶顯示和按鍵模塊、接近傳感器檢測模塊、存儲模塊、USB接口模塊、織機信號輸入模塊以及多臂禁區輸出模塊提供電源。

在本實用新型的一個具體的實施例中，所述的多臂電磁鐵控制模塊包括串行轉并行芯片U1～U4、電磁鐵驅動芯片U5～U8、電容C1～C4、三極管Q1以及穩壓二極管ZD1，其中所述的串行轉并行芯片U1～U4采用HCF4094BM1，所述的電磁鐵驅動芯片U5～U8采用U2803A，串行轉并行芯片U1的3、2、1、15腳、串行轉并行芯片U2的3、1、15腳、串行轉并行芯片U3的3、1、15腳以及串行轉并行芯片U4的3、1、15腳分別連接所述的主控模塊，串行轉并行芯片U1的4、5、6、7、14、13、12、11腳分別連接電磁鐵驅動芯片U5的1、2、3、4、5、6、7、8腳，串行轉并行芯片U1的9腳連接串行轉并行芯片U2的2腳，串行轉并行芯片U2的4、5、6、7、14、13、12、11腳分別連接電磁鐵驅動芯片U6的1、2、3、4、5、6、7、8腳，串行轉并行芯片U2的9腳連接串行轉并行芯片U3的2腳，串行轉并行芯片U3的4、5、6、7、14、13、12、11腳分別連接電磁鐵驅動芯片U7的1、2、3、4、5、6、7、8腳，串行轉并行芯片U3的9腳連接串行轉并行芯片U4的2腳，串行轉并行芯片U4的4、5、6、7、14、13、12、11腳分別連接電磁鐵驅動芯片U8的1、2、3、4、5、6、7、8腳，電磁鐵驅動芯片U5的11～18腳、電磁鐵驅動芯片U6的11～18腳、電磁鐵驅動芯片U7的11～18腳以及電磁鐵驅動芯片U8的15～18腳分別連接外部電磁鐵，電磁鐵驅動芯片U5的10腳、電磁鐵驅動芯片U6的10腳、電磁鐵驅動芯片U7的10腳以及電磁鐵驅動芯片U8的10腳共同連接三極管Q1的發射極，三極管Q1的基極連接穩壓二極管ZD1的負極，穩壓二極管ZD1的正極和三極管Q1的集電極共同連接+24V直流電源，串行轉并行芯片U1的16腳、串行轉并行芯片U2的16腳、串行轉并行芯片U3的16腳、串行轉并行芯片U4的16腳、電容C1的一端、電容C2的一端、電容C3的一端以及電容C4的一端共同連接直流電源+5V，電容C1的另一端、電容C2的另一端、電容C3的另一端、電容C4的另一端、串行轉并行芯片U1的8腳、串行轉并行芯片U2的8腳、串行轉并行芯片U3的8腳、串行轉并行芯片U4的8腳、電磁鐵驅動芯片U5的9腳、電磁鐵驅動芯片U6的9腳、電磁鐵驅動芯片U7的9腳以及電磁鐵驅動芯片U8的9腳共同接地。

在本實用新型的另一個具體的實施例中，所述的液晶顯示和按鍵模塊包括報警指示電路、運行指示電路、液晶背光驅動電路以及按鍵輸出電路，所述的液晶背光驅動電路包括電阻R1、R2、三極管Q2以及液晶顯示屏P1，所述的電阻R1的一端連接所述的主控模塊，電阻R1的另一端連接三極管Q2的基極，三極管Q2的集電極連接電阻R2的一端，電阻R2的另一端連接液晶顯示屏P1的8腳，液晶顯示屏P1的3～7腳以及9腳連接主控模塊，三極管Q2的發射極和液晶顯示屏P1的1腳連接直流電源+3.3V，液晶顯示屏P1的2腳接地。

在本實用新型的又一個具體的實施例中，所述的接近傳感器檢測模塊包括信號調理電路，所述的信號調理電路包括開關二極管DW1、DW2、穩壓二極管ZD2、發光二極管LED1、電阻R3、R4、電容C5、C6、光耦O1、反相器U9A以及插針J1，所述的開關二極管DW1、DW2均采用BAV99，所述的光耦O1采用TLP521-1，反相器U9A采用74HC14，所述的插針J1的2腳與電容C5的一端以及開關二極管DW1的3腳連接，開關二極管DW1的2腳與電阻R3的一端以及開關二極管DW2的2腳連接，電阻R3的另一端與穩壓二極管ZD2的負極以及電容C6的一端連接，穩壓二極管ZD2的正極與發光二極管LED1的正極連接，發光二極管LED1的負極連接光耦O1的1腳，光耦O1的4腳與電阻R4的一端以及反相器U9A的1腳連接，反相器U9A的2腳連接所述的主控模塊，開關二極管DW1的1腳與開關二極管DW2的1腳、電容C6的另一端以及光耦O1的2腳連接，開關二極管DW2的3腳與電容C5的另一端連接，并共同連接接近傳感器，插針J1的1腳連接+24V直流電源，電阻R4的另一端連接+3.3V直流電源，光耦O1的3腳以及插針J1的3腳共同接地。

在本實用新型的再一個具體的實施例中，所述的存儲模塊包括花樣存儲電路和數據存儲電路。

在本實用新型的還有一個具體的實施例中，所述的織機信號輸入模塊包括多個織機信號輸入電路，所述的織機信號輸入電路包括電阻R5、R6、電容C7、發光二極管LED2以及光耦O2，所述的光耦O2采用PS2801C-1，所述的電阻R5的一端連接+24V直流電源，電阻R5的另一端與光耦O2的1腳以及電容C7的一端連接，光耦O2的4腳連接+3.3V直流電源，光耦O2的3腳與電阻R6的一端連接，并共同連接所述的主控模塊，電阻R6的另一端連接發光二極管LED2的正極，光耦O2的2腳與電容C7的另一端連接，并共同連接電控信號，發光二極管LED2的負極接地。

在本實用新型的進而一個具體的實施例中，所述的多臂禁區輸出模塊包括繼電器電路，所述的繼電器電路包括繼電器REL1、電阻R7、R8、發光二極管LED3、二極管D1以及三極管Q3,所述的電阻R7的一端連接所述的主控模塊，電阻R7的另一端連接三極管Q3的基極，三極管Q3的集電極與發光二極管LED3的負極、二極管D1的正極以及繼電器REL1線圈的一端連接，發光二極管LED3的正極連接電阻R8的一端，電阻R8的另一端、二極管D1的負極以及繼電器REL1線圈的另一端共同連接+24V直流電源，繼電器REL1的各觸點連接外部接觸器，三極管Q3的發射極接地。

在本實用新型的更而一個具體的實施例中，所述的電源模塊包括保險絲FUSE1、電容C8～C15、二極管D2、穩壓二極管ZD3、發光二極管LED4、電感L1、電阻R9以及電壓轉換芯片U10、U11，所述的電壓轉換芯片U10采用LM2576-5.0，所述的電壓轉換芯片U11采用U-LM1117-3.3，保險絲FUSE1的一端連接外部開關電源，保險絲FUSE1的另一端連接二極管D2的正極，二極管D2的負極與電容C8的正極、電容C9的一端以及電壓轉換芯片U10的1腳連接，并共同輸出+24V直流電源，電壓轉換芯片U10的4腳與電感L1的一端、電容C10的正極、電容C11的一端、電容C12的一端以及電壓轉換芯片U11的3腳連接，并共同輸出+5V直流電源，電壓轉換芯片U11的2腳與電容C13的正極、電容C14的正極、電容C15的一端以及電阻R9的一端連接，并共同輸出+3.3V直流電源，電阻R9的另一端連接發光二極管LED4的正極連接，電壓轉換芯片U10的2腳與電感L1的另一端以及穩壓二極管ZD3的負極連接，電容C8的負極、電容C9的另一端、電壓轉換芯片U10的3、5腳、穩壓二極管ZD3的正極、電容C10的負極、電容C11的另一端、電容C12的另一端、電壓轉換芯片U11的1腳、電容C13的負極、電容C14的負極、電容C15的負極以及發光二極管LED4的負極共同接地

本實用新型由于采用了上述結構，與之前使用手持終端通過RS232通信傳輸織造紋板花樣的方案相比，具有的有益效果是：由U盤替代手持終端，能大幅減少產品成本；數據傳輸速率提高，便于花紋導入導出和程序固件升級，程序更新方便，通訊效率高。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構框架圖；

圖2為本實用新型所述的主控模塊中的主控芯片示意圖。

圖3為本實用新型所述的多臂電磁鐵控制模塊的電原理圖。

圖4為本實用新型所述的液晶背光驅動電路的電原理圖。

圖5為本實用新型所述的報警指示電路的電原理圖。

圖6為本實用新型所述的按鍵輸出電路的電原理圖。

圖7為本實用新型所述的信號調理電路的電原理圖。

圖8為本實用新型所述的花樣存儲電路的電原理圖。

圖9為本實用新型所述的數據存儲電路的電原理圖。

圖10為為本實用新型所述的USB接口模塊的電原理圖。

圖11為本實用新型所述的織機信號輸入電路的電原理圖。

圖12為本實用新型所述的繼電器電路的電原理圖。

圖13為本實用新型所述的電源模塊的電原理圖。

具體實施方式

為了使公眾能充分了解本實用新型的技術實質和有益效果，申請人將在下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式詳細描述，但申請人對實施例的描述不是對技術方案的限制，任何依據本實用新型構思作形式而非實質的變化都應當視為本實用新型的保護范圍。

請參閱圖1，本實用新型涉及一種通過U盤傳輸織造花樣的電子多臂控制系統，包括主控模塊、多臂電磁鐵控制模塊、液晶顯示和按鍵模塊、接近傳感器檢測模塊、存儲模塊、USB接口模塊、織機信號輸入模塊、多臂禁區輸出模塊以及電源模塊。所述的主控模塊分別與多臂電磁鐵控制模塊、液晶顯示和按鍵模塊、接近傳感器檢測模塊、存儲模塊、USB接口模塊、織機信號輸入模塊以及多臂禁區輸出模塊連接。主控模塊驅動各個模塊完成對電子多臂機的控制。接近傳感器檢測模塊、USB接口模塊以及織機信號輸入模塊作為單向輸入端連接主控模塊；多臂電磁鐵控制模塊、多臂禁區輸出模塊作為單向輸出端連接主控模塊；液晶顯示和按鍵模塊以及存儲模塊與主控模塊進行雙向連接。花紋文件輸入: 液晶顯示和按鍵模塊輸送按鍵輸入信號給主控模塊，由主控模塊讀取U盤中存儲的花樣寫入存儲模塊中，實現花紋文件的錄入。當系統運行時，所述的接近傳感器檢測模塊獲取織機旋轉的區域角度，并輸出區域角度信號給主控模塊，由主控模塊控制多臂電磁鐵控制模塊輸出用于控制外部多路電磁鐵動作的電磁鐵控制信號，且控制多臂禁區輸出模塊輸出正轉反轉允許信號。所述的主控模塊的核心在于主控芯片，請參閱圖2，本實施例中的主控芯片采用STM32F107VCT6，在現有技術中，該芯片已有不少應用例，因此省略其外圍電路等的描述。所述的電源模塊分別為主控模塊、多臂電磁鐵控制模塊、液晶顯示和按鍵模塊、接近傳感器檢測模塊、存儲模塊、USB接口模塊、織機信號輸入模塊以及多臂禁區輸出模塊提供電源。

請參閱圖3，所述的多臂電磁鐵控制模塊包括串行轉并行芯片U1～U4、電磁鐵驅動芯片U5～U8、電容C1～C4、三極管Q1以及穩壓二極管ZD1，其中所述的串行轉并行芯片U1～U4采用HCF4094BM1，所述的電磁鐵驅動芯片U5～U8采用U2803A。串行轉并行芯片U1的3腳、串行轉并行芯片U2的3腳、串行轉并行芯片U3的3腳以及串行轉并行芯片U4的3腳共同連接所述的主控芯片的15腳，串行轉并行芯片U1的2腳連接主控芯片的16腳，串行轉并行芯片U1的1腳、串行轉并行芯片U2的1腳、串行轉并行芯片U3的1腳以及串行轉并行芯片U4的1腳共同連接主控芯片的17腳，串行轉并行芯片U1的15腳、串行轉并行芯片U2的15腳、串行轉并行芯片U3的15腳以及串行轉并行芯片U4的15腳共同連接主控芯片的18腳。電磁鐵驅動芯片U5～U8構成電磁鐵輸出電路，電磁鐵驅動芯片U5的11～18腳、電磁鐵驅動芯片U6的11～18腳、電磁鐵驅動芯片U7的11～18腳以及電磁鐵驅動芯片U8的15～18腳分別連接外部電磁鐵。當串行轉并行芯片U1～U3的15腳高電平時，時鐘信號Dobby_CLK變化一次，串行轉并行芯片U1的2腳輸入一個Dobby_data數據,與此同時，串行轉并行芯片U2讀取串行轉并行芯片U1的9腳的QS1信號、串行轉并行芯片U3也讀取串行轉并行芯片U2的9腳的QS2信號、串行轉并行芯片U4也讀取串行轉并行芯片U3的9腳的QS3信號。時鐘信號變化后讀取的Dobby_data輸出在串行轉并行芯片U1～U3的4、5、6、7、14、13、12、11腳以及串行轉并行芯片U4的4、5、6、7腳，分別輸出給電磁鐵驅動芯片U5、U6、U7、U8，電磁鐵驅動芯片U5、U6、U7、U8將輸出信號轉化為+24V電平的信號。

所述的液晶顯示和按鍵模塊包括報警指示電路、運行指示電路、液晶背光驅動電路以及按鍵輸出電路。請參閱圖4，所述的液晶背光驅動電路包括電阻R1、R2、三極管Q2以及液晶顯示屏P1，所述的電阻R1的一端連接所述的主控芯片的38腳，電阻R1的另一端連接三極管Q2的基極，三極管Q2的集電極連接電阻R2的一端，電阻R2的另一端連接液晶顯示屏P1的8腳，液晶顯示屏P1的3～7腳以及9腳分別連接主控芯片的98、97、81、80、78、79腳。液晶顯示屏P1采用艾克姆電子科技有限公司的st7735，其通過主控芯片驅動而點亮。請參閱圖5，所述的報警指示電路包括電阻R10和發光二極管LED5，所述的電阻R10的一端連接主控芯片的25腳，電阻R10的另一端連接發光二極管LED5的負極，發光二極管LED5的正極連接+3.3V直流電源。所述的運行指示電路的結構與報警指示電路的結構相同，其對應的電阻的一端連接主控芯片的23腳。請參閱圖6，示意了按鍵輸出電路的電原理圖，在本實施例中，由于選緯信號輸出給織機電控箱為十六路，所述的按鍵輸出電路設有八路，每一按鍵輸出電路由一四角按鍵組成，分別為四角按鍵S1～S8（S2～S8未作圖示）。以圖6示意的四角按鍵S1為例，四角按鍵S1的1、2腳連接主控芯片的65腳，網絡標號為PE1，同時也可連接測試信號，3、4腳共同接地。通過預設，例如可實現以下功能：按下四角按鍵S5后液晶顯示屏P1顯示功能菜單，用于實現顯示讀取U盤中花紋、選擇并拷貝系統中花紋到U盤、選擇測試花紋類型等功能。通過四角按鍵S1和四角按鍵S2，控制光標上下移動至需要選擇的功能行，按下四角按鍵S7確定選擇功能，或者通過四角按鍵S8取消返回到主界面。在進入讀取U盤中花紋界面后，可以通過四角按鍵S1和四角按鍵S2控制光標上下移動選擇需要讀取的U盤中的花紋。按下四角按鍵S7后顯示正在讀取中。待讀取完畢后，自動返回主界面。液晶顯示屏P1顯示的參數包括：當前花紋名稱、總緯數、當前緯數以及固件版本號。

請參閱圖7，所述的接近傳感器檢測模塊包括信號調理電路。在本實施例中，所述的信號調理電路有兩路，分別連接兩接近傳感器，接近傳感器采用輸入電壓為+24V的NPN型或者PNP接近傳感器。接近傳感器檢測模塊將接近傳感器信號傳輸給主控模塊。所述的信號調理電路包括開關二極管DW1、DW2、穩壓二極管ZD2、發光二極管LED1、電阻R3、R4、電容C5、C6、光耦O1、反相器U9A以及插針J1，所述的開關二極管DW1、DW2均采用BAV99，所述的光耦O1采用TLP521-1，反相器U9A采用74HC14，所述插針J1為常規的三位插針，通過跳帽選擇，作用相當于開關。插針J1的三個引腳依次標記為1、2、3腳。所述的插針J1的2腳與電容C5的一端以及開關二極管DW1的3腳連接，開關二極管DW1的2腳與電阻R3的一端以及開關二極管DW2的2腳連接，電阻R3的另一端與穩壓二極管ZD2的負極以及電容C6的一端連接，穩壓二極管ZD2的正極與發光二極管LED1的正極連接，發光二極管LED1的負極連接光耦O1的1腳，光耦O1的4腳與電阻R4的一端以及反相器U9A的1腳連接，反相器U9A的2腳連接所述的主控芯片的83腳，開關二極管DW1的1腳與開關二極管DW2的1腳、電容C6的另一端以及光耦O1的2腳連接，開關二極管DW2的3腳與電容C5的另一端連接，并共同連接外部接近傳感器。所述的電容C5、C6為濾波電容，用于降低環境干擾。開關二極管DW1、DW2構成整流橋，通過降壓隔離整形的方式把信號調整成適合后級處理器能夠接收的波形，并且能根據不同的接近傳感器類型對信號進行調整。發光二極管LED1在接收到接近傳感器信號時發光。

請參閱圖8和圖9，所述的存儲模塊包括花樣存儲電路和數據存儲電路。所述的花樣存儲電路包括FLASH存儲器U12和電容C16，所述的FLASH存儲器U12采用W25Q16。FLASH存儲器U12的1、2、5、6腳分別連接所述的主控芯片的29、31、32、30腳，FLASH存儲器U12的3、7、8腳以及電容C16的一端共同連接+3.3V直流電源，FLASH存儲器U12的4腳和電容C16的另一端共同接地。所述的數據存儲電路包括FRAM存儲器U13和電容C17，所述的FRAM存儲器U13采用FM25L16B-G芯片。FRAM存儲器U13的1、2、5、6腳分別連接所述的主控芯片的26、31、32、30腳。存儲模塊具有大容量存儲和掉電保護功能，解決了之前使用SRAM容量過小且存儲可編程花樣唯一、電池掉電導致花樣存儲狀態丟失的缺點。

請參閱圖10，示意了USB接口模塊的電原理圖。USB通信接口P2除了兩根電源線+5V和GND以外，還有兩根信號線，分別為OTG_P和OTG_N，信號線OTG_P與主控芯片的71腳連接，信號線OTG_N與主控芯片的70腳連接。由于主控芯片內部帶有USB通信模塊，因此無需外部增加USB轉串口芯片來進行數據傳輸。而且與外部擴展USB傳輸芯片相比，該設計能使傳輸速度提高1M/s，從而節省傳輸的時間。與之前使用手持終端通過RS232通信傳輸織造紋板花樣的方案相比，由常見的U盤替代定制的手持終端，除了能大幅減少產品成本之外，還便于花紋導入導出和程序固件升級，通訊效率高。

請參閱圖11，所述的織機信號輸入模塊包括多路織機信號輸入電路，所述的織機信號輸入電路包括電阻R5、R6、電容C7、發光二極管LED2以及光耦O2，所述的光耦O2采用PS2801C-1，所述的電阻R5的一端連接+24V直流電源，電阻R5的另一端與光耦O2的1腳以及電容C7的一端連接，光耦O2的4腳連接+3.3V直流電源，光耦O2的3腳與電阻R6的一端連接，并共同連接所述的主控芯片的55腳，電阻R6的另一端連接發光二極管LED2的正極，光耦O2的2腳與電容C7的另一端連接，并共同連接織機輸入接口。在本實施例中，所述的織機信號輸入電路共有八路，其余七路分別與主控芯片的56～62腳一一對應進行連接。

請參閱圖12，所述的多臂禁區輸出模塊包括多路繼電器電路，所述的繼電器電路包括繼電器REL1、電阻R7、R8、發光二極管LED3、二極管D1以及三極管Q3,所述的電阻R7的一端通過一光耦電路連接所述的主控芯片。所述光耦電路包括光耦O3和電阻R11～R13，所述的光耦O3采用PS2801C-1，電阻R7的一端連接光耦O3的3腳，光耦O3的2腳經電阻R12后連接至主控芯片的39腳。電阻R7的另一端連接三極管Q3的基極，三極管Q3的集電極與發光二極管LED3的負極、二極管D1的正極以及繼電器REL1線圈的一端連接，發光二極管LED3的正極連接電阻R8的一端，電阻R8的另一端、二極管D1的負極以及繼電器REL1線圈的另一端共同連接+24V直流電源，繼電器REL1的各觸點經插件連接外部接觸器。當信號Relay1高點平時信號RelayCOM1和信號RelayNO1導通，允許織機正轉接觸器動作；當信號Relay1低點平時信號RelayCOM1和信號RelayNO1斷開。在本實施例中，所述的繼電器電路共有四路，其余三路的繼電器分別用于控制織機預備轉接觸器動作、反轉接觸器動作以及向織機傳遞多臂控制器是否準備就緒的信號。

請參閱圖13，所述的電源模塊包括保險絲FUSE1、電容C8～C15、二極管D2、穩壓二極管ZD3、發光二極管LED4、電感L1、電阻R9以及電壓轉換芯片U10、U11，所述的電壓轉換芯片U10采用LM2576-5.0，所述的電壓轉換芯片U11采用U-LM1117-3.3。保險絲FUSE1的一端連接外部開關電源，此處通過明偉NES-150-24開關電源輸出得到+24V直流電源，用于給電磁鐵以及與織機工藝輔助信號模塊供電。+24V直流電源經電壓轉換芯片U10轉換后得到+5V直流電源，用于給USB接口模塊供電。+5V直流電源再經電壓轉換芯片U11轉換得到+3.3V直流電源，用于給所述的主控模塊、存儲模塊、液晶顯示和按鍵模塊以及接近傳感器檢測模塊供電。