基于ARM和μClinux的经纱张力控制嵌入式系统设计.pdf
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1、第2 8 卷第l l 期 2 0 0 7 年月 纺织学报 J o u m a o1 b x 谢eR e 髓a r e h V 0 1 2 8 N 0 v N ol l 2 0 0 7 文章编号:0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 7J 1 1 0 1 2 4 0 4 基于A R M 和p C l i n u x 的经纱张力控制 嵌入式系统设计 江益,张森林 ( 浙江大学电气工程学院,浙江杭州3 1 0 0 2 7 ) 摘要为提高织机速度和织物质量,利用A R M 嵌入式处理器s 3 c 4 4 8 0 x 的丰富硬件资源和嵌入式操作系统 “c l i n u x 的高实时、多任务等
2、优点,设计了一种用较低成本完成所需控制功能的经纱张力嵌入式系统。从系统硬件 架构设计与实现、应用程序设计与实现等方面介绍了整个系统同时研究了张力的控制策略。系统能使控制的经 纱张力恒定,反应快速,控制精度高也很好地解决了开车痕等同题。结果表明,开发的系统性能优越,解决了一些 控制难点。 关键词A R M 微处理器;经纱张力;送经卷取;“c l ;织机 中图分类号:T P 2 7 3文献标识码:A E m b e d d e ds y s t e mf o rw a r pt e I I s i o nc o n t r o lb a s e d 伽A R Ma n d 吵C H n l a r
3、 c h i t e c t u r e J I A N CY i 。Z H A N GS e n l i “ ( c o 如俨矿肼帅静D 铆肘酬昭,矗咖n f 溉竹,乩哗矾眦,z 砘汹昭3 l0 【】2 7 。m i 胁) A b s t r a c tT 0i m p r o v el kl o o m ss p e e da 1 1 dt h 。q 1 1 a l i t yo ft e x t i l e s ,粕e m b e d d e ds y 咖mh w 唧I e I l s i o n w h i c hc a nf u m Ut h er 。q u i r e dc o n
4、 n o lf u n c t i 蚰a tac o m p a 眦i v e l yl o wc o s ti sd e s i 印e d ,t a l c i “ga d v a I l l a g 髂o f s 3 c 4 4 8 0 x s 五c hh a r d w a r er e s o u r c e s 锄de m b e d d e d 叩e r a t i “g8 y s t e mp c l i n u x ,sh i g I lr e a lt i m ea l l dm u l t i p l e t a 8 k s 1 h ed e s c p t ;o no f
5、t h es y 目t 哪i n c I u d e sm ed e s i 粤l 帅di m p I e m e n t a t i o n0 fh a r d w a r ea r c h i t e c 呲,t h e d e s i g na di 呷l e r I l e n t a o no fa p p l i c 撕o “p r o g m m 卸dt h ek e e pm e t h o d “w m pt e n s i 叽c o n t m l hc 蚰k e e p w r a pt e n s i 佃c o n s l a 呲a n d 硒p 明f a s tw i
6、 t hh i g hp 珲c i s i o n I li se 3 s yt o e l i n l i n a t es t a n 眦r k sa n do t h e r p m b l e m s 硼1 er e H u l t si n d i c a t et h a tt h ec o n h 0 1s y s t e mc a nB e m es o m ed i m c u I tc o n t r o lp 曲l e I 腿蚰dh 鹏 a d v a n c e dl h n c t i 佣8 K e y 啪r d sA R M ;w 8 r pt e n s i o
7、n ;t a k e 一”p 蚰dl e t 一硪;弘C l i n u x ;1 0 0 m 张力是影响纺织品生产质量和产量的重要因 素。目前国内织机的送经卷取控制系统大多采用机 械控制,不能满足高档织机的要求;还有部分采用价 格昂贵的P L c 或工控机作为主控器的电送电卷控 制系统,成本较高;也有采用8 位或1 6 位单片机作 为控制器,电机采用力矩或步进电机,但只能适应低 速织机。因此,自主研发高性能电子送经卷取控 制系统以精确控制织机经纱张力,可以提高我国织 造业自动化水平及纺织产品质量。 本文采用A R M 嵌入式处理器和多任务操作系 统“c h “设计了经纱张力控制系统。 1 送
8、经卷取控制系统整体方案 电子送经卷取控制系统主要是接收来自张力传 感器的信号需采用一定的经纱张力算法来控制送 经电机和卷取电机,以保持经纱张力在整个织造过 程中的动态恒定。图1 示出本文设计的经纱张力控 收稿日期:2 嘶一0 2 2 8修回日期:2 鲫一0 6 2 7 基金项目:浙江省科学技术厅重太科技攻关唾目( 2 0 0 5 c 1 1 0 0 5 ) 作者简介:江苴( 1 9 8 5 一) 男硕士生。主要研究方向为嵌八武最纯谩计。张森棒通讯作者,E - r n 且i l :8 【d n g 司u e d u 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purc
9、hase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第l l 期江益等:基于A R M 和p c l i m 的经纱张力控制嵌人式系统设计 1 2 5 。 制系统的整体框架。 图1 系统整体控制结构 F I g t 1 羁m o I ec o n h 日lf m m e w o r ko ft h e 掣l e m 控制系统将传感器检测到的张力信号( 模拟量) 经A ,D 转换成数字信号,然后计算出1 个周期内张 力的平均值”。1 ,与主c P U 内设定的张力进行比较 并通过一定的控制策略演算,得到一定数量的脉 申 信号,以此控制A c 伺
10、服马达运行、停车、转速控制 和转向等确保每个织造周期均送出恒定的经纱长 度,保证恒定的经纱张力。同时,通过串口与上位机 交换工艺参数和控制参数,通过非易失存储器实现 各种参数的掉电保护。 由于在织机主轴的1 个回转周期内,因开口、打 纬、送经、卷取的作用会引起张力的变化,为了防止 于扰性和采样器不稳定。采用在织机运转1 个周期 内连续采样1 2 次,把采样值的算术平均值作为本周 期内所得的张力值。 2 系统硬件架构设计与实现 系统主要包括主控制电路和外围接口电路2 部 分。主控制电路采用s 3 c 4 4 肿x 作为主控芯片。 图2 示出经纱张力嵌入式系统的硬件架构图。 图2 系统的硬件槊构图
11、 F i s 2 H a r d w B 地h m 哪k0 ft h eB y B t e m 系统扩展存储器包括n 怂H 和s D R A M2 部分, F L A s HR o M 具有非易失性,并且可轻易擦写。系统 采用的F L 鸺H 的大小为2 M 字节,由lMx 1 6 位数 据宽度的s s l 3 9 v F l 6 0 1 组成。s 3 c 4 4 B o x 自带的4 K B v t e 的c A s H 是远远不够的,系统中扩展的外部数 据存储器使用的是4 M 1 6 位带宽的型号为 H Y 5 7 v 6 4 1 6 2 0 H G 的s D R A M ,大小为8M 字节
12、H o 。 由于经纱张力控制系统在运行过程中,涉及到 比较多的工艺参数,掉电之前都需要保存,考虑到数 据的频繁写入,选用性能较好的铁电存储器 F M 2 4 c L l 6 作为从设备。 由于“肿自带的1 0 位A ,D 转换器的精度不能 满足要求,系统采用1 2 位带并行微机接口的逐次逼 近型模,数转换芯片A D l 6 7 4 。其内部结构更加紧 凑,集成度更高,而且可以使设计板面积大大减小。 因而可降低成本并提高系统的可靠性。它可实时地 采集各传感器的模拟参量,以进行快速、精确的数据 转换并传给c P U 进行处理。 经纱张力控制系统的输入信号主要有编码器接 口、按钮信号( 卷取正转反转
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- 基于 ARM Clinux 经纱 张力 控制 嵌入式 系统 设计
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