專利名稱：一種電子提花機的控制系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于紡織機械領域，特別是關于大針數的電子提花機的控制系統。
背景技術：
目前的電子提花機，大多有類似的電磁選針器結構，在電磁選針器上安裝有串入并出寄存器，寄存器的輸出端連接有三極管作驅動，三極管串聯在電源和電磁選針器的線圈之間。寄存器的輸出端的高電平或者低電平可以控制三極管的導通或者截止，當三極管導通時，線圈得電，電磁選針器動作，當三極管截止時，線圈不得電，電磁選針器沒有相應的動作。因此，外部的控制器可以通過向寄存器內的每一位寫入不同的數據(0或1)來控制電磁選針器的動作。比如5120針的電子提花機，若每個寄存器為8位，則需要這樣的寄存器640片。外部的控制器不能一一地向這些寄存器分別寫入數據，因為這樣的方案需要數量很大的地址線和選通線，超出了通常微處理器MCU的口線能力，如果用擴展口線的方法，則很不經濟。目前的設計多是把所有的寄存器串聯組成一個大的寄存器列，外部的控制器從一個數據端口把數據串行壓入這個寄存器列，經過與寄存器位數對應的多次移位之后，全部數據就都壓入這個寄存器列中，這時打開每個寄存器的輸出許可端，這些寄存器的輸出端就通過三極管驅動電路控制電磁選針器動作。這樣的方案實際是把所有的寄存器連接成一個巨大的器件，MCU只對這一個器件操作，因此不需要復雜的尋址和選通電路。
以某電子提花機的龍頭為例電磁選針器在針箱內以16個為一列排列，每個電磁選針器是8位的，則一列為128針。5120針的電子提花機就有640個電磁選針器，這些電磁選針器排列成16×40的矩陣。為了把這些電磁選針器串聯成一列，需要有連接電纜，以一列的16個電磁選針器為一根電纜，這根電纜的長度大約為1.2米，往返長度為2.4米，則40根這樣的電纜串聯之后的總長度約為100米。也就是說第一個寄存器與最后一個寄存器之間相隔了100米的電纜。雖然在每根電纜之后加了驅動電路，但對于高速的移位寄存器來說，這么長的電纜很容易引入干擾。如果要制作12400針的大型提花機，則這個距離還要加倍。這樣的系統太大了，距離太長了，難以保證可靠地工作。因此大型提花機容易出現跳針、漏針現象。
隨著無梭織機的速度提高，電子提花機的速度也要求達到600RPM，車速提高意味著更新數據的時間縮短，而高數據速率對系統的抗干擾能力不利。對于數據線，傳輸速率赿高就要求線纜長度越短，但是在提花機這樣的系統中，提花機針數越多，單位時間要傳輸的數據就越多，傳輸速率要求提高，但是針數越多，電磁選針器就多，電纜就越長，這與前述要求電纜短是矛盾的，因此這樣的電磁選針器驅動方案存在著系統方案設計上的不足。
發明內容
本發明目的就是為解決現有技術的不足而提供一種能夠可靠的驅動電磁選針器動作且不需較長的電纜從而提高抗干擾性的電子提花機的控制系統。
為解決上述技術問題本發明的技術方案為一種電子提花機的控制系統，包括多個電磁選針器，所述的電磁選針器用于執行電子提花機的提花動作；一角度檢測器，所述的角度檢測器用于向控制系統輸出電子提花機或織機的同步信息；所述的多個電磁選針器至少分為兩個獨立的具有電連接接口的電磁選針器組，所述的每個電磁選針器組內的電磁選針器依次相電連接，且每個所述的電磁選針器組由單獨的供電電源供電；該控制系統還包括一主控制器，所述的主控制器包括嵌入式微處理器、用于存儲花紋數據的存儲機構，所述的嵌入式微處理器具有多個輸入端和多個輸出端，其中一個輸入端與所述的角度檢測器的輸出端相電連接，所述的嵌入式微處理器的多個輸出端中包括與所述的電磁選針器組數目相應的數據輸出端口，所述的每個數據輸出端口與對應的電磁選針器組的電連接接口相連接；所述的嵌入式微處理器讀取存儲機構中的織造花紋數據，并將該數據格式轉換、存貯且進行分組，在進行提花工作時，所述的嵌入式微處理器根據角度檢測器輸出的同步信息，將每組織造花紋數據輸出給相應的電磁選針器組。
更進一步地，為了提高系統的抗干擾性，所述的嵌入式微處理器的數據輸出端口與每個電磁選針器組之間還電連接有隔離電路。
對上述的技術方案還可以作如下的改進它還包括多個與所述的電磁選針器組的個數相應的分控制器，所述的分控制器包括嵌入式微處理器，每個嵌入式微處理器的輸出端與相應的電磁選針器組的電連接接口相連接，所述的主控制器的嵌入式微處理器與每個分控制器的嵌入式微處理器相電連接進行串行通信，主控制器的嵌入式微處理器將各組的花紋數據信息串行輸出給各分控制器，分控制器的嵌入式微處理器接收織造花紋數據，并將數據進行保存，當進行提花工作時，分控制器的嵌入式微處理器根據主控制器發出的同步信息將織造花紋數據輸出給相應的電磁選針器組。
所述主控制器的嵌入式微處理器具有串行通信接口和同步信號輸出端口，所述的每個分控制器的嵌入式微處理器也具有串行通信接口和同步信號輸入端口，所述的主控制器的串行通信接口與所述的分控制器的串行通信接口相電連接用于串行輸出數據；所述的主控制器的同步信號輸出端口與所述的分控制器的同步信號輸入端口相電連接用于輸出同步控制信號。
所述的串行通信接口為RS485、CAN、I2C中的一種。
所述的分控制器上還設置有隔離電路，所述的主控制器的串行通信接口和同步信號輸出端口分別通過隔離電路與分控制器的串行通信接口和同步信號輸入端口相電連接。
所述的隔離電路為光電耦合電路。
所述的分控制器還設置有擴展存儲器，所述的擴展存儲器與所述的嵌入式微處理器進行信息交互。
所述的存儲機構包括分別與嵌入式微處理器進行信息交互的無線數據傳輸模塊、非易失性存儲器。
所述的儲存機構還包括與所述的主控制器的嵌入式微處理器進行數據讀寫操作的存儲卡。
由于采用了上述的技術方案，本發明的優點為由于將多個電磁選針器至少分為兩個獨立的電磁選針器組，每個電磁選針器組由單獨的供電電源供電，且通過一主控制器直接驅動電磁選針器組工作，保證了電磁選針器可靠工作的同時，還解決了高數據傳輸速率與電纜長度的矛盾，同時由于避免使用較長電纜進行數據傳輸，大大提高了控制系統的抗干擾性。
附圖1為本發明實施例一的電原理結構框圖；附圖2為本發明實施例二的電原理結構框圖；其中1、電磁選針器組；11、供電電源；2、主控制器；21、串行通信接口；22、同步信號輸出端口；23、無線數據傳輸模塊；24、非易失性存儲器；25、存儲卡；26、存儲機構；27、斷電檢測電路；28、隔離電路；3、角度檢測器；4、分控制器；41、串行通信接口；42、同步信號輸出端口；45、嵌入式微處理器；46、擴展存儲器；48、隔離電路。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細的說明實施例一如附圖1所示的電子提花機的控制系統，該系統將多個電磁選針器分成至少兩個獨立的電磁選針器組1，每個電磁選針器組1內的電磁選針器依次相電連接，每個電子選針器組1具有電連接接口，且每個電磁選針器1由獨立的供電電源11供電。
該系統還包括用于控制所述的電磁選針器組1從而進行提花工作的主控制器2，該主控制器2包括嵌入式微處理器25、用于存儲織造花紋數據的存儲機構26，所述的存儲機構26包括無線數據傳輸模塊23、非易失性存儲器24，所述的無線數據傳輸模塊23用于接收原始織造花紋數據，該數據輸入到所述的嵌入式微處理器25，嵌入式微處理器25對織造花紋數據進行格式轉換后輸出到非易失性存儲器24中進行保存，從而使得嵌入式微處理器25在進行提花工作的時候，只需從非易失性存儲器24中讀出轉換后的花紋數據輸出即可。無線數據傳輸模塊采用ZigBee模塊，非易失性存儲器24可采用FLASH存儲器，該無線數據傳輸模塊23和非易失性存儲器24可用存儲卡29替換同樣可實現上述功能，為了可靠起見，在本實施例中，將無線數據傳輸模塊23、非易失性存儲器24和存儲卡都設置在主控制器2上，它們都可以與嵌入式微處理器25進行數據交互。
主控制器2還包括斷電檢測電路27，該斷電檢測電路27的輸出端與所述的嵌入式微處理器25的一輸入端相電連接，所述的斷電檢測電路27用于提示所述的嵌入式微處理器25在意外斷電時保存數據，從而以防止在斷電的時候可能對系統造成的數據錯誤。
主控制器2的嵌入式微處理器25具有多個數據輸出端口，且數據輸出口的數目與電磁選針器組1的個數相同，將每個數據輸出端口與對應的電磁選針器組1的電連接接口相連接，即實現對電磁選針器組1的直接驅動。
由于很多干擾信號都是通過電源和地線耦合的，雖然將電磁選針器進行分組并且每組有獨立的供電電源供電，這有助于減輕通過電源的干擾耦合，但是整個系統仍然是“共地”的，通過地線的干擾耦合仍然存在。因此為了提高系統的抗干擾性能，在主控制器2上的嵌入式微處理器25的數據輸出端口與每個電磁選針器組1之間還設置有隔離電路28，該隔離電路28可通過光電耦合器實現，通過隔離電路28后，各個電磁選針器組1之間、電磁選針器組1與主控制器1之間都沒有直接的電連接，只有通過光電耦合器進行信號耦合，截斷了干擾可能傳輸的途徑，因此，使得整個系統具有較好的抗干擾性。
由于織機的車速很高，即使配電子提花機，車速也能達到600轉/分以上。以車速600轉/分為例分析一下這種大針數的電子提花機對寄存器列數據更新的速度要求。在車速600轉/分的情況下，每緯周期為100毫秒。織機引緯區間預留為180～200度，考慮到電磁閥可能的動作延遲，則數據更新時間應控制在30毫秒以內。對于5120針的提花機，則數據率為180Kbps，對于10240針的提花機，數據率為360Kbps。如果車速高于600轉/分，或者針數大于10240針，則數據率還要提高。因此必需選用高速的嵌入式微處理器來做電子提花機的控制芯片。在本實施例中，選用的是ARM芯片，這是32位芯片，最大時鐘60M，流水線指令，本發明的嵌入式微處理器還可以采用數字信號處理器DSP。
該控制系統還包括角度檢測器3，所述的角度檢測器3設置在提花機的主傳動軸或與織機的主傳動軸之上，用于獲取并輸出電子提花機或織機的主軸同步信息。角度檢測器3選用角度編碼器。
下面結合圖1對該控制系統的工作原理作一詳細的敘述在提花機啟動前，主控制器2的嵌入式微處理器25將從無線數據傳輸模塊23或存儲卡29上接收或讀入原始織造花紋數據，對原始織造花紋數據轉換成能直接驅動電磁選針器組的數據格式，將轉換后的格式存儲在非易失性存儲器24或存儲卡29上。
提花機啟動后，嵌入式微處理器25根據角度檢測器3輸入的同步信息從非易失性存儲器24或存儲卡29中讀出轉換后并已經經過分組的織造花紋數據，并將數據進行分組，將數據經過隔離電路28依次串行輸出到對應的電磁選針器組1中，從而使得電磁選針器進行相應的提花工作，該控制系統不需要較長的電纜進行數據傳輸，提高了數據傳輸的抗干擾性，同時，由于數據分組傳輸，使得每一組數據傳輸速率可以降低，這樣也提高了數據傳輸的可靠性和抗干擾性。
實施例二附圖2為本實施例的電子提花機控制系統的電原理框圖，該實施例中，同樣將多個電磁選針器分成至少兩個獨立的電磁選針器組1，每個電磁選針器組1內的電磁選針器依次相電連接，每個電子選針器組1具有電連接接口，且每個電磁選針器組由獨立的供電電源11進行供電。
控制系統同樣包括一主控制器2，該主控制器2也包括用于控制所述的電磁選針器組1從而進行提花工作的主控制器2，該主控制器2包括嵌入式微處理器25、用于存儲織造花紋數據的存儲機構26，所述的嵌入式微處理器25與存儲機構26之間的數據通信與實施例一相同，在此不再贅述。
主控制器2同樣還包括斷電檢測電路27，該斷電檢測電路27的輸出端與所述的嵌入式微處理器25的一輸入端相電連接，所述的斷電檢測電路27用于提示所述的嵌入式微處理器25在意外斷電時保存數據，從而以防止在斷電的時候可能對系統造成的數據錯誤。
主控制器2上還電連接有角度檢測器3的輸出端，所述的角度檢測器3設置在提花機的主傳動軸或與織機的主傳動軸之上，用于獲取并輸出電子提花機或織機的主軸同步信息。角度檢測器3選用角度編碼器。
本實施例中主控制器2與實施例一中的主控制器2的區別點在于該主控制器2還包括串行通信接口21、同步信號輸出端口22，所述的串行通信接口21與同步信號輸出端口22分別與嵌入式微處理器25相接。
本實施例中，控制系統還包括多個分控制器4，所述的分控制器4的數目與電磁選針器組1的個數相同，每個分控制器4包括一嵌入式微處理器45、串行通信接口41、同步信號輸出端口42，所述的每個分控制器4的串行通信接口41與主控制器2的串行通信接口21相電連接，所述的每個分控制器4的同步信號輸出端口42與主控制器2的同步信號輸出端口22相電連接，且分控制器4由與其對應連接的電磁選針器組1的供電電源11供電。
從而主控制器2與各分控制器4組成一個主從通信系統進行信息交互，主控制器2是這個通信系統的主機，分控制器4是這個通信系統的從機。
同樣為了提高系統的抗干擾性，本實施例中在所述的分控制器4上還設置有隔離電路48，所述的主控制器2的串行通信接口21和同步信號輸出端口22分別通過隔離電路48與分控制器4的串行通信接口41和同步信號輸入端口42相電連接，該隔離電路可通過光電耦合器實現。
對于提針為5120針的電子提花機，假設將5120針的分為8組，則每組對應640針，對應80個8位的器件，每緯的數據量是80字節。如果一個花樣需要1000步，則數據量為80K。為了保證分控制器4的存儲量，在分控制器4中還增設了擴展存儲器46，這樣可以支持3000步以上的超大型花紋。
下面結合圖1對該控制系統的工作原理作一詳細的敘述在提花機啟動前，主控制器2的嵌入式微處理器25將從無線數據傳輸模塊23或存儲卡29上接收或讀入原始織造花紋數據，對原始織造花紋數據轉換，并對數據進行分組，將轉換后的格式存儲在非易失性存儲器24或存儲卡29上，同時主控制器2的嵌入式微處理器25通過串行通信接口將每組對應的轉換后的花紋數據輸入到分控制器4的嵌入式微處理器45中，嵌入式微處理器45片內通常集成有FLASH存儲器，數據量較大的時候，可將數據存放到擴展存儲器46中。
提花機啟動后，主控制器2根據角度檢測器3輸出的同步信息進行處理，通過同步信號輸出端口輸出同步控制信號，所述的各分控制器4根據同步控制信號讀取本組的織造花紋數據，將數據輸出給相應的電磁選針器組1。
本實施例與實施例一相比，實際上是用多個分控制器4的嵌入式微處理器45分解了主控制器2的嵌入式微處理器25的工作，在織造過程中，實施例一的主控制器2的嵌入式微處理器25的工作量很大，即其要在很短的時間內同時處理各個電磁選針器組的數據傳輸工作，一旦某電磁選針器組的傳輸出現問題，則會影響整個系統的工作節奏。而本實施例中，每個分控制器4的嵌入式微處理器45只負責本組的電磁選針器的數據更新工作，不但有了數據傳輸的時間，還有充足的時間進行數據校驗，如果發現有數據錯誤還來得及糾正。
由于光電耦合器件有一定的速率限制，也會有一定的失效率，本實施例的隔離電路48設在主控制器2與分控制器4之間，主控制器2將數據通過隔離電路48傳輸給分控制器4是在織造開始之前進行的準備工作，在此環節出現的數據傳輸錯誤是可以修補的，不會影響到織造，在織造開始時，由分控制器4和對應的電磁選針器組1之間進行數據傳輸，這個接口不進行隔離，這樣也進一步提高了系統整體的可靠性和抗干擾性。
權利要求
1.一種電子提花機的控制系統，包括多個電磁選針器，所述的電磁選針器用于執行電子提花機的提花動作；一角度檢測器(3)，所述的角度檢測器(3)用于向控制系統輸出電子提花機或織機的同步信息；其特征在于所述的多個電磁選針器至少分為兩個獨立的具有電連接接口的電磁選針器組(1)，所述的每個電磁選針器組(1)內的電磁選針器依次相電連接，且每個所述的電磁選針器組(1)由單獨的供電電源(11)供電；該控制系統還包括一主控制器(2)，所述的主控制器(2)包括嵌入式微處理器(25)、用于存儲花紋數據的存儲機構(26)，所述的嵌入式微處理器(25)具有多個輸入端和多個輸出端，其中一個輸入端與所述的角度檢測器(3)的輸出端相電連接，所述的嵌入式微處理器(25)的多個輸出端中包括與所述的電磁選針器組(1)數目相應的數據輸出端口，所述的每個數據輸出端口與對應的電磁選針器組(1)的電連接接口相連接；所述的嵌入式微處理器(25)讀取存儲機構(26)中的織造花紋數據，并將該數據格式轉換、存貯且進行分組，在進行提花工作時，所述的嵌入式微處理器(25)根據角度檢測器(3)輸出的同步信息，將每組織造花紋數據輸出給相應的電磁選針器組(1)。
2.根據權利要求1所述的一種電子提花機的控制系統，其特征在于所述的嵌入式微處理器(25)的數據輸出端口與每個電磁選針器組(1)之間還電連接有隔離電路(28)。
3.根據權利要求1所述的一種電子提花機的控制系統，其特征在于它還包括多個與所述的電磁選針器組(1)的個數相應的分控制器(4)，所述的分控制器(4)包括嵌入式微處理器(45)，每個嵌入式微處理器(45)的輸出端與相應的電磁選針器組(1)的電連接接口相連接，所述的主控制器(2)的嵌入式微處理器(25)與每個分控制器(4)的嵌入式微處理器(45)相電連接進行串行通信，主控制器(2)的嵌入式微處理器(25)將各組的花紋數據信息串行輸出給各分控制器(4)，分控制器(4)的嵌入式微處理器(45)接收織造花紋數據，并將數據進行保存，當進行提花工作時，分控制器(4)的嵌入式微處理器(45)根據主控制器(2)發出的同步信息將織造花紋數據輸出給相應的電磁選針器組(1)。
4.根據權利要求3所述的一種電子提花機的控制系統，其特征在于所述主控制器(2)的嵌入式微處理器(25)具有串行通信接口(21)和同步信號輸出端口(22)，所述的每個分控制器(4)的嵌入式微處理器(45)也具有串行通信接口(41)和同步信號輸入端口(42)，所述的主控制器(2)的串行通信接口(21)與所述的分控制器(4)的串行通信接口(41)相電連接用于串行輸出數據；所述的主控制器(2)的同步信號輸出端口(22)與所述的分控制器(4)的同步信號輸入端口(42)相電連接用于輸出同步控制信號。
5.根據權利要求4所述的一種電子提花機的控制系統，其特征在于所述的串行通信接口(21、41)為RS485、CAN、I2C中的一種。
6.根據權利要求4所述的一種電子提花機的控制系統，其特征在于所述的分控制器(4)上還設置有隔離電路(48)，所述的主控制器(2)的串行通信接口(21)和同步信號輸出端口(22)分別通過隔離電路(48)與分控制器(4)的串行通信接口(41)和同步信號輸入端口(42)相電連接。
7.根據權利要求2或6所述的一種電子提花機的控制系統，其特征在于所述的隔離電路(28、48)為光電耦合電路。
8.根據權利要求3所述的一種電子提花機的控制系統，其特征在于所述的分控制器(4)還設置有擴展存儲器(46)，所述的擴展存儲器(46)與所述的嵌入式微處理器(45)進行信息交互。
9.根據權利要求1所述的一種電子提花機的控制系統，其特征在于所述的存儲機構(26)包括分別與嵌入式微處理器(2)進行信息交互的無線數據傳輸模塊(23)、非易失性存儲器(24)。
10.根據權利要求9所述的一種電子提花機的控制系統，其特征在于所述的儲存機構(26)還包括與所述的主控制器(2)的嵌入式微處理器(25)進行數據讀寫操作的存儲卡(26)。
全文摘要
本發明涉及一種電子提花機的控制系統，包括多個電磁選針器，多個電磁選針器至少分為兩個獨立的電磁選針器組，且每個電磁選針器組由單獨的供電電源供電；主控制器包括嵌入式微處理器、用于存儲花紋數據的存儲機構，嵌入式微處理器的數據輸出端與每個電磁選針器組分別相連接，織造前主控制器讀取存儲機構中的織造花紋數據，并將該數據格式轉換、存貯且進行分組，在提花工作時，嵌入式微處理器將每組織造花紋數據輸出給相應的電磁選針器組，從而進行提花動作。通過主控制器直接驅動電磁選針器組工作，保證了電磁選針器可靠工作的同時，還解決了高數據傳輸速率與電纜長度的矛盾，且由于避免使用較長電纜進行數據傳輸，大大提高了控制系統的抗干擾性。
文檔編號G05B19/02GK101054752SQ20071002204
公開日2007年10月17日 申請日期2007年4月28日 優先權日2007年4月28日
發明者李錫放 申請人:江蘇萬工科技集團有限公司