專利名稱：一種三層纏繞機的控制單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種三層纏繞機的一種控制單元，屬于電線電纜制造領(lǐng)域。
技術(shù)背景
三層纏繞機用來編織線纜屏蔽層，有三層錠子。機器運行時，三層錠子按同一方向旋轉(zhuǎn)，將編織絲均勻繞在線纜上，形成屏蔽層。與普通編織機編織的網(wǎng)狀屏蔽層相比，三層纏繞機的屏蔽層覆蓋率可以達到100%以上，屏蔽效果更佳。
由于三層錠子按同一方向旋轉(zhuǎn)，故三層纏繞機的最高速度可以達到每分鐘600轉(zhuǎn)以上，而編織絲可以小于0. 1mm。為了適應(yīng)編織各種覆蓋率的線纜屏蔽層，屏蔽層的編織節(jié)距應(yīng)當(dāng)可以在大范圍(超過200mm)內(nèi)無級調(diào)節(jié)，并且，為了保證編織質(zhì)量，在機器加減速過程中，編織節(jié)距應(yīng)當(dāng)保持不變。同時，為了提高編織質(zhì)量與設(shè)備安全，還需有自動報警功能， 如三層中每層的斷絲報警、編織后的毛刺報警、斷線報警、線纜空盤報警、運行安全報警等。
為了精確控制機器轉(zhuǎn)速與編織節(jié)距，主傳動電機與調(diào)節(jié)節(jié)距的牽引電機為伺服電機，收線電機為變頻電機。主動收線，被動放線。主電機驅(qū)動三層錠子作高速旋轉(zhuǎn)，牽引電機驅(qū)按設(shè)定的編織節(jié)距驅(qū)動牽引裝置運行，將編織線纜牽引出編織箱體，同時，兩電機通過控制線連接，牽引電機實時跟蹤主電機的轉(zhuǎn)速，保證編織節(jié)距在主機加減速時保持不變。收線電機主動將牽引出的編織線纜收齊，并保持一定范圍的張力大小。這就要求設(shè)備的控制單元即要能準確、實時地控制各傳動單元，又要能實時監(jiān)控設(shè)備各部件的運行狀態(tài)，保證編織質(zhì)量。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種能很好地控制三層纏繞機高速運轉(zhuǎn)及無級調(diào)節(jié)節(jié)距，并保證編織節(jié)距在主機加減速時保持不變的三層纏繞機的控制單元。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種三層纏繞機的控制單元，其主要技術(shù)特征是由硬件與軟件兩部分組成，具體包括友好人機界面、主機控制與牽引控制、報警信息及計算編織長度控制部分、收線機控制功能、信號燈控制、聲光報警；鍵盤按鍵控制與液晶顯示組成單片機的友好人機界；單片機與主電機伺服驅(qū)動器通過485通訊，通過單片機按鍵操作與菜單操作控制主機運行狀態(tài)；單片機通過電源接口和信號輸入輸出接口與外部控制部件相連，電源接口輸入控制柜開關(guān)電源提供的MV電源，作為單片機的輸入電源，主電機驅(qū)動器與主電機驅(qū)動三層纏繞機高速運轉(zhuǎn)，牽引電機驅(qū)動器與牽引電機驅(qū)動牽引裝置運轉(zhuǎn)，收線電機驅(qū)動器與收線電機驅(qū)動設(shè)備收線工作，其它控制信號包括啟動、停止、急停、點動、復(fù)位、信號燈，計米信號用來計算編織長度，報警信號輸入報警信息，MCU是單片機的處理器；MCU采用PIC18F452信號處理芯片，緩沖驅(qū)動器、485通訊、鎖存器1、鎖存器2、儲存器、日歷時間、按鍵陣列是MCU數(shù)據(jù)輸入與輸出的擴展器件，其中緩沖驅(qū)動器由74HC244芯片組成，作為MCU的數(shù)據(jù)輸入器件，鎖存器1與鎖存器2由74HC373芯片組成，作為MCU的數(shù)據(jù)輸出器件，485通訊用SP485芯片，實現(xiàn)MCU與電機驅(qū)動器的串行通訊，儲存器用MCU8芯片，用來儲存設(shè)備的運行參數(shù)與狀態(tài)，日歷時間芯片選用HT1381，用來提供日歷時間，按鍵陣列由74HC244與74HC373芯片組成，形成最多64鍵的鍵盤陣列，用來接收操作控制命令，光藕隔離器、功率放大器、液晶顯示、鍵盤為外圍器件，光藕器件由D207芯片組成，為光電隔離器件，既能實現(xiàn)將傳感器信號轉(zhuǎn)換為MCU處理的數(shù)字信號，又能增強抗干擾能力，功率放大器由ULN2003A芯片組成，放大數(shù)字控制信號的功率，驅(qū)動電機與信號燈等控制繼電器的工作，液晶顯示是一獨立模塊，采用192*64陣列的液晶屏，顯示數(shù)字參數(shù)與文本信息， 鍵盤采用薄膜開關(guān)按鍵，并配有狀態(tài)燈；MCU的8位數(shù)據(jù)總線直接與緩沖驅(qū)動器、鎖存器1、 鎖存器2、鍵盤陣列及液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)線連接，緩沖驅(qū)動器、鎖存器1、鎖存器2、鍵盤陣列的片選信號由MCU的3位功能引腳與一片38譯碼器及一片反向器組合完成，液晶顯示模塊的片選信號、讀寫信號、使能信號由MCU的6位功能引腳完成，日歷時鐘芯片、儲存芯片、通訊芯片的片選與讀寫信號各由MCU的3位功能引腳完成，這樣MCU與各擴展芯片組成一個整體，形成各種信號的輸入、處理與輸出過程，完成單片機的各種功能；緩沖驅(qū)動器的M位輸出引腳連接總線，M位輸入引腳連接光藕隔離器2的M位輸出引腳，光藕隔離器2的M位輸入引腳通過信號輸入與輸出接口連接各輸入信號，有啟動、停止、急停、點動、 復(fù)位、計米以及各種報警信號，鎖存器1的輸入引腳接數(shù)據(jù)總線，輸出引腳接光耦隔離器1 的輸入，光耦隔離器1的輸出引腳接功率放大器的輸入引腳，功率放大器的輸出引腳通過信號輸入與輸出接口連接各控制單元，輸出控制信號，有啟動、停止、點動、收放線、信號燈， 485通訊器件的三輸入引腳直接與MCU連接，兩輸出引腳通過信號輸入與輸出接口連接各驅(qū)動單元，實現(xiàn)MCU與各驅(qū)動單元點對點實時通信功能，鎖存器2的輸入引腳接數(shù)據(jù)總線， 輸出引腳連接單片機本身的信號燈與報警器，用來提示操作信息及設(shè)備運行狀態(tài)，存儲器直接與MCU連接，作為MCU的存儲器件，用來擴展MCU的存儲空間，MCU通過串行通訊讀寫存儲器的數(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、片選等控制信號引腳直接與MCU連接，接收顯示MCU的各種信息數(shù)據(jù)，日歷時間芯片直接與MCU連接，為MCU提供日歷時間，使得單片機可以記錄機器的運行時間、報警時間、及其它時間參數(shù)。芯片的晶振頻率為32. 768K，鍵盤陣列一端接單片機鍵盤各按鍵，一端接數(shù)據(jù)總線。MCU通過循環(huán)讀寫掃描鍵盤陣列，讀入按鍵信息，完成按鍵操作，電源模塊輸入MV電源，輸出2路5V電源，一路作為光耦隔離器1的輸入電源；另一路為其它各芯片的工作電源。光耦隔離器2的輸入電源為MV。電源模塊輸出功率為2. 5W;其軟件程序既能用C語言編程，也能用匯編語言編程，主程序保存在MCU內(nèi)，主要包括循環(huán)掃描程序、自檢子程序、顯示子程序、通訊子程序、計算子程序，參數(shù)與文本顯示程序?qū)?shù)與文本字符保存在擴展存儲器內(nèi)，不主動運行，只是作為MCU的擴展存儲空間永久保存設(shè)備的參數(shù)與其它數(shù)據(jù)，主程序在參數(shù)與其它數(shù)據(jù)保存完畢后再寫入MCU，單片機主程序具體實現(xiàn)過程上電后MCU主程序自動運行，完成自檢，取得機器當(dāng)前的運行參數(shù)與狀態(tài)，然后循環(huán)掃描緩沖驅(qū)動器與鍵盤陣列，緩沖驅(qū)動器保存著外圍輸入信息，有啟動、停止、急停、點動、復(fù)位、計米以及各種報警信號，一旦緩沖驅(qū)動器有其中的一個或數(shù)個輸入數(shù)據(jù)，MCU按信號的優(yōu)先級高低處理數(shù)據(jù)，并將處理結(jié)果按要求顯示或輸出；機器運行中發(fā)生斷線事件，MCU掃描到該信息后，處理過程是①立即將停機信號及報警信號輸出到鎖存器1，機器立即停機，運行燈滅，報警燈亮，②將斷線信息輸出到液晶顯示模塊，顯示斷線報警內(nèi)容，③將停機信號及報警信號輸出到鎖存器2，單片機上的運行燈滅，報警蜂鳴器響， MCU記錄斷線發(fā)生時間，并寫入到存儲器內(nèi)。其它輸入信號處理過程類似；MCU在掃描鍵盤陣列過程中，如果有鍵盤按鍵事件發(fā)生，MCU讀取鍵盤陣列數(shù)據(jù)，并立即處理，例如，發(fā)生調(diào)速按鍵操作，程序的處理過程是I、|J讀取存儲器有關(guān)速度參數(shù)與顯示信息，Φ將調(diào)速頁面輸出到液晶顯示模塊顯示，(3)等待接收數(shù)字按鍵與“確認”按鍵或“取消”按鍵等, 如果是“取消”按鍵，MCU關(guān)閉調(diào)速頁面，過程結(jié)束，如果是“確認”按鍵，MCU將繼續(xù)下一步,^ ) MCU記錄新的速度數(shù)據(jù)，并寫入到存儲器內(nèi)， 啟動通訊程序，將數(shù)據(jù)通過485通訊器件傳輸?shù)娇刂茊卧?，機器以新的速度運行，其它按鍵信號處理過程類似，除循環(huán)掃描過程外，MCU還以規(guī)定的間隔時間，循環(huán)讀取日歷時間芯片的數(shù)據(jù)，并在相應(yīng)的頁面顯示日期或時間，同時，也可以通過鍵盤輸入數(shù)字修改日歷時間。
本發(fā)明創(chuàng)造的控制單元是一種新型單片機，它能很好地控制三層纏繞機高速運轉(zhuǎn)及無級調(diào)節(jié)節(jié)距，并保證編織節(jié)距在主機加減速時保持不變。單片機還能精確控制機器轉(zhuǎn)速，監(jiān)控機器的運行狀態(tài)。三層纏繞機在運行中如果發(fā)生故障，如斷線故障、驅(qū)動故障、收線故障等，單片機將實時報警并停機，確保設(shè)備運行安全與編織質(zhì)量。
單片機作為整機控制系統(tǒng)的核心單元，由硬件與軟件兩部分組成，具體包括友好人機界面、主機控制與牽引控制、報警信息及其它控制部分。各部分有機結(jié)合又相對獨立， 確保整機高速運行又能實時控制。本單片機具有以下功能一、友好人機界面鍵盤按鍵控制與液晶顯示組成單片機的友好人機界面，鍵盤按鍵分為功能鍵與數(shù)字鍵兩部分，功能鍵有控制主機運轉(zhuǎn)的啟動、停止、急停、點動、調(diào)速等按鍵，數(shù)字鍵用來輸入控制參數(shù)。液晶顯示屏顯示機器的運行狀態(tài)、運行參數(shù)、報警信息、以及控制菜單等有關(guān)信息。 主要內(nèi)容有主機運行速度、編織節(jié)距、編織長度、運行時間、線纜直徑、主機運行方向、以及各種報警信息。
二、主機控制與牽引控制單片機與主電機伺服驅(qū)動器通過485通訊，通過單片機按鍵操作與菜單操作控制主機運行狀態(tài)，包括主機啟動、停止、急停、點動、正反轉(zhuǎn)及改變運行轉(zhuǎn)速等。實現(xiàn)過程是通過485 通訊格式，讀寫伺服驅(qū)動器的數(shù)據(jù)，改變驅(qū)動器的工作參數(shù)與運行速度，從而控制主電機的運行狀態(tài)。
單片機與牽引電機伺服驅(qū)動器通過485通訊，通過單片機按鍵操作與節(jié)距菜單功能，計算電子齒輪比，精確改變牽引電機速度，以實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)距的功能。
三、報警信息上、中、下三層斷絲報警機器運行時，三層錠子中無論那層錠子發(fā)生斷絲，斷絲傳感器實時發(fā)送報警信號，單片機即時停機并顯示對應(yīng)層斷絲報警信息。
編織毛刺報警編織過程中，如果傳感器感應(yīng)到編織的屏蔽層有金屬毛刺，影響編織線纜質(zhì)量，單片機將實時停機報警，提示操作人員修剪毛刺。
為保證操作人員的安全，機器運轉(zhuǎn)時，如果開啟防護門，單片機將實時停機報警， 確保工作人員安全。
線盤空盤與斷線報警編織過程中，如果線纜拉斷或者線纜用盡，單片機將實時停機報警，確保設(shè)備使用安全。
四、其它控制功能計算編織長度編織線纜時，單片機實時計算編織的線纜長度，在編織長度到達設(shè)定長度后，控制設(shè)備自動停機，顯示編織完成信息。
收線機控制功能機器啟動時，單片機同時啟動控制收線機運行，使能及時地將牽引出的編織線纜存儲到線盤上。
聲光報警單片機接收到報警信號，停機報警，并輸出聲光報警信號，以保證工作人員能及時知曉。
信號燈控制單片機控制不同的信號燈表示機器的運行、停止、報警狀態(tài)，通訊信號燈表示單片機與伺服驅(qū)動器進行485通訊。
本控制單元(單片機)具有以下優(yōu)點1、集成度高，功能齊備。單片機MCU采用高端工程控制專用芯片，具有計算速度快、存儲容量大、響應(yīng)實時、管腳功能強大等優(yōu)點。能很好得實現(xiàn)單片機與伺服驅(qū)動器的通訊要求、高精度計算編織節(jié)距、以及其它控制功能與各種報警功能。一個單片機就相當(dāng)于一個PLC與一個觸摸屏組合，有PLC與觸摸屏的功能，無 PLC與觸摸屏的調(diào)試要求與連接要求，并且，由于單片機是實時控制系統(tǒng)，響應(yīng)速度更快，開關(guān)機時間更短。
2、操作簡單、界面友好。單片機采用小鍵盤按鍵與菜單按鍵相結(jié)合的方式進行操作，中英文顯示。功能按鍵定義明確，菜單顯示明了易懂，操作人員無需培訓(xùn)或簡單培訓(xùn)就能熟練運用。
3、物美價廉、節(jié)能環(huán)保。單片機由于集成了 PLC與觸摸屏的功能，相當(dāng)于三層纏繞機專用的PLC與觸摸屏組合，價格為PLC與觸摸屏的十分之一或幾十分之一。同時，單片機的能耗不到3W，所有元件無毒無害，滿足節(jié)能環(huán)保要求。
4、安裝簡單、方便維修。單片機與外部器件連接只有兩個接口，一為電源接口，一為控制信號接口，拆卸與安裝時，只需松開兩接口即可，無需一個端子一個端子地拆卸與安裝。既簡單快捷，又保證無錯誤，是一個理想的控制單元。


圖1為本發(fā)明控制單元原理圖。
具體實施例方式下面就其實現(xiàn)過程作詳細說明。
圖1為三層纏繞機的控制系統(tǒng)，圖中的虛框部分為控制系統(tǒng)的核心部件(本發(fā)明內(nèi)容)，即單片機硬件控制單元。單片機通過電源接口和信號輸入輸出接口與外部控制部件相連。
電源接口輸入控制柜開關(guān)電源提供的MV電源，作為單片機的輸入電源。
主電機驅(qū)動器與主電機驅(qū)動三層纏繞機高速運轉(zhuǎn)，牽引電機驅(qū)動器與牽引電機驅(qū)動牽引裝置運轉(zhuǎn)，收線電機驅(qū)動器與收線電機驅(qū)動設(shè)備收線工作，其它控制信號包括啟動、 停止、急停、點動、復(fù)位、信號燈等，計米信號用來計算編織長度，報警信號輸入報警信息。它們都在單片機的控制下按規(guī)定程序運行，并將運行狀態(tài)返回單片機。
通過軟硬件相結(jié)合，一方面，單片機通過信號輸入與輸出接口接收處理外圍器件的信息，并顯示處理結(jié)果或輸出處理結(jié)果；另一方面，它通過鍵盤陣列接收操作人員的工作指令，執(zhí)行命令，通過信號輸入與輸出接口控制設(shè)備的運行。在設(shè)備運行中，又實時監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)，并顯示設(shè)備運行信息。以下說明單片機硬件與軟件。
硬件部分見圖1虛框部分，MCU是單片機的處理器。本例中MCU采用PIC18F452 信號處理芯片。緩沖驅(qū)動器、485通訊、鎖存器1、鎖存器2、儲存器、日歷時間、按鍵陣列是 MCU數(shù)據(jù)輸入與輸出的擴展器件。其中緩沖驅(qū)動器由74HC244芯片組成，作為MCU的數(shù)據(jù)輸入器件。鎖存器1與鎖存器2由74HC373芯片組成，作為MCU的數(shù)據(jù)輸出器件。485通訊用SP485芯片，實現(xiàn)MCU與電機驅(qū)動器的串行通訊。儲存器用MCU8芯片，用來儲存設(shè)備的運行參數(shù)與狀態(tài)。日歷時間芯片選用HT1381，用來提供日歷時間。按鍵陣列由74HCM4 與74HC373芯片組成，形成最多64鍵的鍵盤陣列，用來接收操作控制命令。
光藕隔離器、功率放大器、液晶顯示、鍵盤為外圍器件。光藕器件由D207芯片組成，為光電隔離器件，既能實現(xiàn)將傳感器信號轉(zhuǎn)換為MCU處理的數(shù)字信號，又能增強抗干擾能力。功率放大器由ULN2003A芯片組成，放大數(shù)字控制信號的功率，驅(qū)動電機與信號燈等控制繼電器的工作。液晶顯示是一獨立模塊，采用192*64陣列的液晶屏，顯示數(shù)字參數(shù)與文本信息。鍵盤采用薄膜開關(guān)按鍵，并配有狀態(tài)燈，美觀耐用。
單片機硬件的具體實現(xiàn)過程是MCU (PIC18F452)的8位數(shù)據(jù)總線直接與緩沖驅(qū)動器、鎖存器1、鎖存器2、鍵盤陣列及液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)線連接。緩沖驅(qū)動器(3只 74HC244)、鎖存器 1 (1 只 74HC373)、鎖存器 2 (1 只 74HC373)、鍵盤陣列(1 只 74HC373, 1 只74HCM4)的片選信號由MCU的3位功能引腳與一片38譯碼器及一片反向器組合完成。 液晶顯示模塊的片選信號、讀寫信號、使能信號由MCU的6位功能引腳完成。日歷時鐘芯片 (HT1381)、儲存芯片(24C128)、通訊芯片(SP485)的片選與讀寫信號各由MCU的3位功能引腳完成。這樣MCU與各擴展芯片組成一個整體，形成各種信號的輸入、處理與輸出過程，完成單片機的各種功能。
緩沖驅(qū)動器的M位輸出引腳連接總線，對位輸入引腳連接光藕隔離器2 (12片 D207組成)的M位輸出引腳。光藕隔離器2的M位輸入引腳通過信號輸入與輸出接口連接各輸入信號，有啟動、停止、急停、點動、復(fù)位、計米以及各種報警信號。鎖存器1的輸入引腳接數(shù)據(jù)總線，輸出引腳接光耦隔離器1的輸入，光耦隔離器1的輸出引腳接功率放大器的輸入引腳，功率放大器的輸出引腳通過信號輸入與輸出接口連接各控制單元，輸出控制信號，主要有啟動、停止、點動、收放線、信號燈等。
485通訊器件的三輸入引腳直接與MCU連接，兩輸出引腳通過信號輸入與輸出接口連接各驅(qū)動單元，實現(xiàn)MCU與各驅(qū)動單元點對點實時通信功能。
鎖存器2的輸入引腳接數(shù)據(jù)總線，輸出引腳連接單片機本身的信號燈與報警器， 用來提示操作信息及設(shè)備運行狀態(tài)。
存儲器直接與MCU連接，作為MCU的存儲器件，用來擴展MCU的存儲空間。MCU通過串行通訊讀寫存儲器的數(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、片選等控制信號引腳直接與MCU 連接，接收顯示MCU的各種信息數(shù)據(jù)。
日歷時間芯片直接與MCU連接，為MCU提供日歷時間，使得單片機可以記錄機器的運行時間、報警時間、及其它時間參數(shù)。芯片的晶振頻率為32. 768K。
鍵盤陣列一端接單片機鍵盤各按鍵，一端接數(shù)據(jù)總線。MCU通過循環(huán)讀寫掃描鍵盤陣列，讀入按鍵信息，完成按鍵操作。
電源模塊輸入MV電源，輸出2路5V電源，一路作為光耦隔離器1的輸入電源； 另一路為其它各芯片的工作電源。光耦隔離器2的輸入電源為MV。電源模塊輸出功率為 2. 5ff0
軟件部分軟件程序既能用C語言編程，也能用匯編語言編程。主程序保存在MCU 內(nèi)，主要包括循環(huán)掃描程序、自檢子程序、顯示子程序、通訊子程序、計算子程序等。參數(shù)與文本顯示程序?qū)?shù)與文本字符保存在擴展存儲器內(nèi)，不主動運行，只是作為MCU的擴展存儲空間永久保存設(shè)備的參數(shù)與其它數(shù)據(jù)。主程序在參數(shù)與其它數(shù)據(jù)保存完畢后再寫入 MCU。
單片機主程序具體實現(xiàn)過程上電后MCU主程序自動運行，完成自檢，取得機器當(dāng)前的運行參數(shù)與狀態(tài)，然后循環(huán)掃描緩沖驅(qū)動器與鍵盤陣列。緩沖驅(qū)動器保存著外圍輸入信息，有啟動、停止、急停、點動、復(fù)位、計米以及各種報警信號。一旦緩沖驅(qū)動器有其中的一個或數(shù)個輸入數(shù)據(jù)，MCU按信號的優(yōu)先級高低處理數(shù)據(jù)，并將處理結(jié)果按要求顯示或輸出。例如，機器運行中發(fā)生斷線事件，MCU掃描到該信息后，處理過程是(J)立即將停機信號及報警信號輸出到鎖存器1，機器立即停機，運行燈滅，報警燈亮。(D將斷線信息輸出到液晶顯示模塊，顯示斷線報警內(nèi)容。③將停機信號及報警信號輸出到鎖存器2，單片機上的運行燈滅，報警蜂鳴器響。
MCU記錄斷線發(fā)生時間，并寫入到存儲器內(nèi)。其它輸入信號處理過程類似。
MCU在掃描鍵盤陣列過程中，如果有鍵盤按鍵事件發(fā)生，MCU讀取鍵盤陣列數(shù)據(jù)，并立即處理。例如，發(fā)生調(diào)速按鍵操作，程序的處理過程是i、|J讀取存儲器有關(guān)速度參數(shù) 與顯示信息。l^j將調(diào)速頁面輸出到液晶顯示模塊顯示。Ig;等待接收數(shù)字按鍵與“確認” 按鍵或“取消”按鍵等。④如果是“取消”按鍵，MCU關(guān)閉調(diào)速頁面，過程結(jié)束。如果是“確認”按鍵，MCU將繼續(xù)下一步。⑤MCU記錄新的速度數(shù)據(jù)，并寫入到存儲器內(nèi)。 啟動通訊程序，將數(shù)據(jù)通過485通訊器件傳輸?shù)娇刂茊卧?，機器以新的速度運行。其它按鍵信號處理過程類似。
除循環(huán)掃描過程外，MCU還以規(guī)定的間隔時間，循環(huán)讀取日歷時間芯片的數(shù)據(jù)，并在相應(yīng)的頁面顯示日期或時間。同時，也可以通過鍵盤輸入數(shù)字修改日歷時間。
單片機安裝在設(shè)備的操作柜上，通過一根信號電纜與一根電源線與整機的其它部件相連。整機上電，單片機立即運行，可以進行各項操作，整機斷電，單片機停止運行。
權(quán)利要求
1.一種三層纏繞機的控制單元，其特征在于由硬件與軟件兩部分組成，具體包括友好人機界面、主機控制與牽引控制、報警信息及計算編織長度控制部分、收線機控制功能、信號燈控制、聲光報警；鍵盤按鍵控制與液晶顯示組成單片機的友好人機界；單片機與主電機伺服驅(qū)動器通過485通訊，通過單片機按鍵操作與菜單操作控制主機運行狀態(tài)；單片機通過電源接口和信號輸入輸出接口與外部控制部件相連，電源接口輸入控制柜開關(guān)電源提供的MV電源，作為單片機的輸入電源，主電機驅(qū)動器與主電機驅(qū)動三層纏繞機高速運轉(zhuǎn)， 牽引電機驅(qū)動器與牽引電機驅(qū)動牽引裝置運轉(zhuǎn)，收線電機驅(qū)動器與收線電機驅(qū)動設(shè)備收線工作，其它控制信號包括啟動、停止、急停、點動、復(fù)位、信號燈，計米信號用來計算編織長度，報警信號輸入報警信息，MCU是單片機的處理器；MCU采用PIC18F452信號處理芯片，緩沖驅(qū)動器、485通訊、鎖存器1、鎖存器2、儲存器、日歷時間、按鍵陣列是MCU數(shù)據(jù)輸入與輸出的擴展器件，其中緩沖驅(qū)動器由74HC244芯片組成，作為MCU的數(shù)據(jù)輸入器件，鎖存器1 與鎖存器2由74HC373芯片組成，作為MCU的數(shù)據(jù)輸出器件，485通訊用SP485芯片，實現(xiàn) MCU與電機驅(qū)動器的串行通訊，儲存器用MCU8芯片，用來儲存設(shè)備的運行參數(shù)與狀態(tài)，日歷時間芯片選用HT1381，用來提供日歷時間，按鍵陣列由74HC244與74HC373芯片組成，形成最多64鍵的鍵盤陣列，用來接收操作控制命令，光藕隔離器、功率放大器、液晶顯示、鍵盤為外圍器件，光藕器件由D207芯片組成，為光電隔離器件，既能實現(xiàn)將傳感器信號轉(zhuǎn)換為MCU處理的數(shù)字信號，又能增強抗干擾能力，功率放大器由ULN2003A芯片組成，放大數(shù)字控制信號的功率，驅(qū)動電機與信號燈等控制繼電器的工作，液晶顯示是一獨立模塊，采用 192*64陣列的液晶屏，顯示數(shù)字參數(shù)與文本信息，鍵盤采用薄膜開關(guān)按鍵，并配有狀態(tài)燈。
2.如權(quán)利要求1所述的一種三層纏繞機的控制單元，其特征在于MCU的8位數(shù)據(jù)總線直接與緩沖驅(qū)動器、鎖存器1、鎖存器2、鍵盤陣列及液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)線連接，緩沖驅(qū)動器、鎖存器1、鎖存器2、鍵盤陣列的片選信號由MCU的3位功能引腳與一片38譯碼器及一片反向器組合完成，液晶顯示模塊的片選信號、讀寫信號、使能信號由MCU的6位功能引腳完成，日歷時鐘芯片、儲存芯片、通訊芯片的片選與讀寫信號各由MCU的3位功能引腳完成， 這樣MCU與各擴展芯片組成一個整體，形成各種信號的輸入、處理與輸出過程，完成單片機的各種功能；緩沖驅(qū)動器的M位輸出引腳連接總線，M位輸入引腳連接光藕隔離器2的M 位輸出引腳，光藕隔離器2的M位輸入引腳通過信號輸入與輸出接口連接各輸入信號，有啟動、停止、急停、點動、復(fù)位、計米以及各種報警信號，鎖存器1的輸入引腳接數(shù)據(jù)總線，輸出引腳接光耦隔離器1的輸入，光耦隔離器1的輸出引腳接功率放大器的輸入引腳，功率放大器的輸出引腳通過信號輸入與輸出接口連接各控制單元，輸出控制信號，有啟動、停止、 點動、收放線、信號燈，485通訊器件的三輸入引腳直接與MCU連接，兩輸出引腳通過信號輸入與輸出接口連接各驅(qū)動單元，實現(xiàn)MCU與各驅(qū)動單元點對點實時通信功能，鎖存器2的輸入引腳接數(shù)據(jù)總線，輸出引腳連接單片機本身的信號燈與報警器，用來提示操作信息及設(shè)備運行狀態(tài)，存儲器直接與MCU連接，作為MCU的存儲器件，用來擴展MCU的存儲空間，MCU 通過串行通訊讀寫存儲器的數(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、片選等控制信號引腳直接與MCU連接，接收顯示MCU的各種信息數(shù)據(jù)，日歷時間芯片直接與MCU連接，為MCU提供日歷時間，使得單片機可以記錄機器的運行時間、報警時間、及其它時間參數(shù)；芯片的晶振頻率為32. 768K，鍵盤陣列一端接單片機鍵盤各按鍵，一端接數(shù)據(jù)總線；MCU 通過循環(huán)讀寫掃描鍵盤陣列，讀入按鍵信息，完成按鍵操作，電源模塊輸入MV電源，輸出2路5V電源，一路作為光耦隔離器1的輸入電源；另一路為其它各芯片的工作電源；光耦隔離器2的輸入電源為MV ；電源模塊輸出功率為2. 5W。
3.如權(quán)利要求1所述的一種三層纏繞機的控制單元，其特征在于其軟件程序既能用C 語言編程，也能用匯編語言編程，主程序保存在MCU內(nèi)，主要包括循環(huán)掃描程序、自檢子程序、顯示子程序、通訊子程序、計算子程序，參數(shù)與文本顯示程序?qū)?shù)與文本字符保存在擴展存儲器內(nèi)，不主動運行，只是作為MCU的擴展存儲空間永久保存設(shè)備的參數(shù)與其它數(shù)據(jù)，主程序在參數(shù)與其它數(shù)據(jù)保存完畢后再寫入MCU，單片機主程序具體實現(xiàn)過程上電后 MCU主程序自動運行，完成自檢，取得機器當(dāng)前的運行參數(shù)與狀態(tài)，然后循環(huán)掃描緩沖驅(qū)動器與鍵盤陣列，緩沖驅(qū)動器保存著外圍輸入信息，有啟動、停止、急停、點動、復(fù)位、計米以及各種報警信號，一旦緩沖驅(qū)動器有其中的一個或數(shù)個輸入數(shù)據(jù)，MCU按信號的優(yōu)先級高低處理數(shù)據(jù)，并將處理結(jié)果按要求顯示或輸出；機器運行中發(fā)生斷線事件，MCU掃描到該信息后，處理過程是:；!)立即將停機信號及報警信號輸出到鎖存器1，機器立即停機，運行燈滅， 報警燈亮，②將斷線信息輸出到液晶顯示模塊，顯示斷線報警內(nèi)容，S:將停機信號及報警信號輸出到鎖存器2，單片機上的運行燈滅，報警蜂鳴器響，φ: MCU記錄斷線發(fā)生時間，并寫入到存儲器內(nèi)；其它輸入信號處理過程類似；MCU在掃描鍵盤陣列過程中，如果有鍵盤按鍵事件發(fā)生，MCU讀取鍵盤陣列數(shù)據(jù)，并立即處理，例如，發(fā)生調(diào)速按鍵操作，程序的處理過程是①讀取存儲器有關(guān)速度參數(shù)與顯示信息，②將調(diào)速頁面輸出到液晶顯示模塊顯示，③ 等待接收數(shù)字按鍵與“確認”按鍵或“取消”按鍵等， 如果是“取消”按鍵，MCU關(guān)閉調(diào)速頁面，過程結(jié)束，如果是“確認”按鍵，MCU將繼續(xù)下一步， S MCU記錄新的速度數(shù)據(jù)，并寫入到存儲器內(nèi)，啟動通訊程序，將數(shù)據(jù)通過485通訊器件傳輸?shù)娇刂茊卧瑱C器以新的速度運行，其它按鍵信號處理過程類似，除循環(huán)掃描過程外，MCU還以規(guī)定的間隔時間，循環(huán)讀取日歷時間芯片的數(shù)據(jù)，并在相應(yīng)的頁面顯示日期或時間，同時，也可以通過鍵盤輸入數(shù)字修改日歷時間。
全文摘要
一種三層纏繞機的控制單元，屬于電線電纜制造領(lǐng)域。其主要技術(shù)特征是由硬件與軟件兩部分組成，具體包括友好人機界面、主機控制與牽引控制、報警信息及計算編織長度控制部分、收線機控制功能、信號燈控制、聲光報警。它能很好地控制三層纏繞機高速運轉(zhuǎn)及無級調(diào)節(jié)節(jié)距，并保證編織節(jié)距在主機加減速時保持不變。單片機還能精確控制機器轉(zhuǎn)速，監(jiān)控機器的運行狀態(tài)。三層纏繞機在運行中如果發(fā)生故障，如斷線故障、驅(qū)動故障、收線故障等，單片機將實時報警并停機，確保設(shè)備運行安全與編織質(zhì)量。
文檔編號H01B13/26GK102522160SQ201110410940
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者包昌富 申請人:杭州三普機械有限公司