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(jī)的重要組成部分，其性能與織物的質(zhì)量直接相關(guān)。 國(guó)外在這方面的研究起步比較早，比如比利時(shí)畢加諾織機(jī)制造公司、瑞士 Willy Grob公司、德國(guó)Berger lahr公司、意大利Ergotron S.A.S.公司、德國(guó)亞琛技術(shù) 研究院等。他們均在織機(jī)張力控制方面有所突破，申請(qǐng)了很多的歐洲專利，特 別是德國(guó)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(jī)經(jīng)紗張力控制。國(guó)外的 一些高檔織機(jī)都采用電子送經(jīng)電子巻曲系統(tǒng)，以保證織機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中 保持經(jīng)紗張力恒定，達(dá)到消除開(kāi)車痕的目的。國(guó)外的一些大公司在開(kāi)車痕補(bǔ)償 方面做了大量的工作，如德國(guó)的百格拉公司(BERGERLAHA)。意大利的舒美 特公司(THEMAEXCEL)以及法國(guó)的ICBT等公司生產(chǎn)的織機(jī)或控制器已經(jīng)能 較好的解決開(kāi)車痕的問(wèn)題，但是國(guó)外的經(jīng)紗張力控制系統(tǒng)也存在智能化性能差 等問(wèn)題，并且價(jià)格昂貴， 一般的紡織企業(yè)難以承受這種昂貴的價(jià)格，國(guó)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(guó)內(nèi)織造設(shè)備的經(jīng)紗張力控制系統(tǒng)大部分為機(jī)械巻取、機(jī)械送經(jīng)系統(tǒng)， 它通過(guò)一系列的機(jī)械機(jī)構(gòu)(杠桿、齒輪、彈簧、離合器)來(lái)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(guó)專利200320106177.7公開(kāi)了一種簾子布劍桿織機(jī) 機(jī)外電子送經(jīng)機(jī)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(kuò)程序存儲(chǔ)器、第一外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、輔存 儲(chǔ)器、第一實(shí)時(shí)時(shí)鐘、第一RS232驅(qū)動(dòng)器、控制平臺(tái)IO口相連接，第一RS232
驅(qū)動(dòng)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(dòng)器、第二 RS232驅(qū)動(dòng)器、第二外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、 第二外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器、網(wǎng)絡(luò)接口、 IIC存儲(chǔ)器、第二復(fù)位電路、CPLD協(xié)處理電 路、8M有源晶振、第二實(shí)時(shí)時(shí)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(dòng)器與LCD顯示器相連接，第二RS232驅(qū)動(dòng)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(hào)輸出電路、織機(jī)按鍵信號(hào)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(pán)、狀態(tài)/故障信號(hào)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(guò)對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài) 變量進(jìn)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(jī)的專家 系統(tǒng)。專家系統(tǒng)根據(jù)織機(jī)類型、織造花型等織機(jī)固定參數(shù)和織機(jī)實(shí)時(shí)緯密值、 車速等織機(jī)運(yùn)行參數(shù)，從專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)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(jī)中利用推理法則進(jìn)行分析處理，最后得出織機(jī)張力控 制參數(shù)，從而達(dá)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(guò)在線學(xué)習(xí)， 知識(shí)庫(kù)不斷得到更優(yōu)的參數(shù)以達(dá)到理想的織機(jī)張力控制效果。
本發(fā)明通過(guò)高性能的兩片ARM芯片和專家控制系統(tǒng)的相結(jié)合，能對(duì)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(shí)現(xiàn)的電路模塊； 圖6是本發(fā)明的多線程軟件設(shè)計(jì)框圖； 圖7是本發(fā)明的程序流程示意圖。
具體實(shí)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(kuò)程序存儲(chǔ)器、第一
外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、輔存儲(chǔ)器、第一實(shí)時(shí)時(shí)鐘、第一RS232驅(qū)動(dòng)器、控制平臺(tái)IO 口相連接，第一RS232驅(qū)動(dòng)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(hào)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(kuò)程序存儲(chǔ)器選用型號(hào)為 SST39VF1601的Flash,第一外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器選用型號(hào)為HY57V641620的 SDRAM，輔存儲(chǔ)器選用型號(hào)為AT24C02的EEPROM， RS232驅(qū)動(dòng)器選用型號(hào) 為MAX232的驅(qū)動(dòng)器。張力傳感器在一梭周期的多個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻監(jiān)測(cè)經(jīng)紗張力， 把相應(yīng)的電信號(hào)送給送經(jīng)巻曲控制器?？刂葡到y(tǒng)將由傳感器檢測(cè)到的張力信號(hào) 經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后計(jì)算出一個(gè)周期內(nèi)張力的平均值，與控制器內(nèi)設(shè) 定的張力進(jìn)行比較并通過(guò)一定的控制策略演算，得到一定數(shù)量的脈沖信號(hào)，以 此控制送經(jīng)與巻曲電機(jī)運(yùn)行、停車、轉(zhuǎn)速控制和轉(zhuǎn)向等，保證恒定的織機(jī)經(jīng)紗 張力。并通過(guò)RS232與主控制器通信，傳遞必要數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)人機(jī)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(dòng)器、第二 RS232驅(qū)動(dòng)器、第二外擴(kuò)數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器、第二外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器、網(wǎng)絡(luò)接口、 IIC存儲(chǔ)器、第二復(fù)位電路、CPLD協(xié) 處理電路、8M有源晶振、第二實(shí)時(shí)時(shí)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(dòng)器與LCD顯示器相連接，第二RS232驅(qū) 動(dòng)器與第二 RS232接口相連接。主控制器通過(guò)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(guò)網(wǎng)絡(luò) 接口傳到遠(yuǎn)程的監(jiān)控計(jì)算機(jī)上，方便現(xiàn)場(chǎng)和總監(jiān)控室工作人員了解實(shí)時(shí)張力。 工作人員可以對(duì)織機(jī)進(jìn)行控制，可以自由定制多幅控制畫(huà)面，包括生產(chǎn)狀況主 界面、送經(jīng)巻曲補(bǔ)償控制界面等。主控制器實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)人機(jī)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(hào)輸出電路、織機(jī)按鍵信號(hào)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(pán)、狀態(tài)/故障信號(hào)輸入電路 相連接。CPLD協(xié)處理電路擴(kuò)展了 ARM處理器的資源，為控制信號(hào)、織機(jī)按鍵 信號(hào)、光電編碼器信號(hào)、矩陣鍵盤(pán)信號(hào)、狀態(tài)/故障信號(hào)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(shí)現(xiàn)了中斷管理電路、信號(hào)預(yù)處理電路、 鍵盤(pán)譯碼電路、部分織機(jī)工藝實(shí)現(xiàn)電路、輸出控制信號(hào)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(jiǎn)單；將 最重要的停車工藝放在CPLD內(nèi)執(zhí)行，所以無(wú)論何時(shí)、無(wú)論出現(xiàn)什么故障，只 要需要停車的時(shí)候都可以實(shí)現(xiàn)停車，保證了織機(jī)的安全；對(duì)斷緯故障冗余檢測(cè)， 當(dāng)?shù)谝淮螜z測(cè)到斷緯故障時(shí)，隔5ms后再次確認(rèn)，防止干擾引起錯(cuò)誤動(dòng)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(shí)器中斷子程 序、快車和點(diǎn)動(dòng)處理子程序、通訊子程序、停車狀態(tài)下各手動(dòng)按鈕處理子程序 等模塊組成，采用多線程的方式實(shí)現(xiàn)。管理線程是整個(gè)應(yīng)用軟件的管理中心， 協(xié)調(diào)控制著各個(gè)線程之間的分工合作。其具體功能如下每當(dāng)織機(jī)運(yùn)行一梭， 也就是織機(jī)主軸轉(zhuǎn)過(guò)一圈，編碼器就會(huì)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(huì)喚醒其線程，它對(duì)織機(jī)當(dāng)前狀態(tài)下轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。如 果當(dāng)前是點(diǎn)動(dòng)或開(kāi)車狀態(tài)時(shí)，織機(jī)每轉(zhuǎn)過(guò)一定圈數(shù)，喚醒A/D采樣進(jìn)程，進(jìn)行 張力傳感器數(shù)據(jù)采集；織機(jī)每轉(zhuǎn)過(guò)另外一定圈數(shù)，喚醒控制算法調(diào)節(jié)張力進(jìn)程。 如果當(dāng)前是慢車狀態(tài)，并且是正反轉(zhuǎn)狀態(tài)下，開(kāi)啟送經(jīng)巻取電機(jī)。數(shù)據(jù)采集線 程和數(shù)據(jù)處理線程共享一個(gè)緩沖隊(duì)列，數(shù)據(jù)采集線程向緩沖區(qū)中寫(xiě)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(duì)列時(shí)保持互斥，否則可 能會(huì)導(dǎo)致在寫(xiě)入時(shí)產(chǎn)生數(shù)據(jù)覆蓋，在讀出時(shí)得到錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。通信線程就是調(diào)用 串口驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的一些函數(shù)。按鈕處理線程主要實(shí)現(xiàn)織機(jī)的前后送經(jīng)巻取等功能， 工藝參數(shù)保存線程實(shí)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(kuò)程序存儲(chǔ)器、第一外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、輔存儲(chǔ)器、第一實(shí)時(shí)時(shí)鐘、第一RS232驅(qū)動(dòng)器、控制平臺(tái)IO口相連接，第一RS232驅(qū)動(dòng)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(dòng)器、第二RS232驅(qū)動(dòng)器、第二外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、第二 外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器、網(wǎng)絡(luò)接口、 IIC存儲(chǔ)器、第二復(fù)位電路、CPLD協(xié)處理電路、 8M有源晶振、第二實(shí)時(shí)時(shí)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(dòng)器與LCD顯示器相連接，第二RS232驅(qū)動(dòng)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(hào)輸出電路、織機(jī)按鍵信號(hào)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(pán)、狀態(tài)/故障信號(hào)輸入電路相連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)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(kuò)程序存儲(chǔ)器、第一外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、輔存儲(chǔ)器、第一實(shí)時(shí)時(shí)鐘、第一RS232驅(qū)動(dòng)器、控制平臺(tái)IO口相連接，第一RS232驅(qū)動(dòng)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(jī)的要求，能避免開(kāi)車痕，也能實(shí)現(xiàn)變緯密及特殊商標(biāo)機(jī)、領(lǐng)帶布提花機(jī)的停卷功能等。
文檔編號(hào)D03D49/04GK101363159SQ20081006341
公開(kāi)日2009年2月11日 申請(qǐng)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(qǐng)人:浙江大學(xué);杭州經(jīng)緯自動(dòng)化有限公司