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1、第2 6 卷第l 期 2 0 0 5 年2 月 纺织学报 J o u m a lo f7 r e x t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 6 N o 1 F b b 2 0 0 5 ( 下转第9 4 页) 基于D S P 的高速剑杆织机控制系统 钟原静,陈宗农,朱新杰 ( 浙江大学机械与能源工程学院,浙江杭州3 1 0 0 2 7 ) 摘要介绍以D s P 芯片T M s 3 2 0 删7 为核心的高速剑杆织机控制系统的设计。简述目前一些先进高速剑杆织 机控制系统的特点以及D s P 芯片T M s 3 2 0 删7 的结构特点。给出控制系统的硬件电路设计方案和软件实
2、现策 略。系统充分利用D S P 运算能力强、速度快、性价比高的特点,提高了织机控制系统的灵活性,系统运行状态良好。 关键词 高速剑杆织机;D S P ;T M s 3 2 0 L 以0 r 7 ;控制系统;面向对象编程 中图分类号:鸭1 0 3 7文献标识码:B文章编号:0 2 5 3 9 7 2 1 【2 0 0 5 ) 0 1 0 0 8 7 一0 3 砸曲s p d 咫p i e rl mc o n t r o ls y s t e mb a do nD S P Z H O N GY u a J l - j i n g ,C H E NZ o n g - n o n g ,Z H UX
3、 i n - J i e ( c D 啦俨矿胁c 地n 溉z & E ,w g yE n 副m e 昭,z 埘谊,l g 泌H 咖,醌,移b n ,z k 洳n g3 1 0 0 2 7 ,饥i 耽) A b s t n c t1 1 l e d e s i g I lo ft l l eh i g hs p e e dr a p i e r1 0 0 mc o n 咖ls y s t e mb a s e do nT M s 3 2 0 I 胞4 0 2c h i pw a sd e s e 曲e d C u r r e n ta d v a T l c e d h i g hs p e e
4、 dr 印i e rl o o m s c o m r o ls y s t e m sc h a m c t e r i s t i cw 鹊d e s c r i b e d ,a n dt l l eh a r d w a r ea I c h i t e c t u r eo fD s Pc h i pT M s 3 2 0 I f 翻0 7 w a si n t r o d u c e d T h ec o n t m ls y s t e m sh a r d w a r ea n ds m a r ed e s i g nw 髂b r o u g h tu pa n dd i s
5、 c u s s e d T h es y s t e mm a k e su s eo f 山e D S P ss t m n go p e r a t i o na b i l i t ) r ,h 培hs p e e da I l d9 0 0 dc ,pm t i o I ti n c r e a s e st l l es y s t e m ss e n s i t i v i t y ,a n d 出es y s t e mo p e r a t e sw e l l K e yw o r d sh i g hs p e e dr 叩i e r1 0 0 m ;D S P ;T
6、M s 3 2 0 I 正W 0 7 ;c o n t Y 埘s y s t e m ;0 0 P 在当今纺织工业中,无梭织机加快了向高速化、 宽幅化、自动化方向的发展。国外许多著名织机制 造厂家的高速剑杆织机都已形成系列,如苏尔寿公 司的G 6 3 0 0 机型、范美特的“L e o n a r d o ”机型等。国内 也开始对高速织机进行研制和生产,如中纺机的新 龙机型、经纬的G 1 7 2 6 机型等。织机的速度提高给 织机控制系统提出了更高的要求n 2 j 。 织机控制系统的类型可大致分为:1 ) 单片机控 制,如国家重点新产品计划项目:T C 1 1 0 0 型无梭织 机自动控制系统
7、。2 ) 可编程控制器( 简称P L C ) 控 制b 1 ,如G A 7 4 4 型挠性剑杆织机的电器控制系统采 用了日本东芝公司的E x 4 0 F L u s 型P L C 。3 ) 分布式 计算机控制H ,这是国外著名的织机制造商普遍采 用的电器控制方式,其各台织机都由独立的微机控 制,再与中央计算机和工程师站等联结。随着低价 格、高性能D S P 芯片的出现,D s P 已越来越多地被应 用于控制领域。但作为主控芯片应用在剑杆织机电 控系统中还比较少。因此,本文提出了一种基于 D S P 控制的剑杆织机控制系统的设计。 工业控制的定点D S P 芯片“ 。该芯片采用双总线结 构,指令
8、执行速度达3 0M I P s 。片内有高达3 2K 字 的F L A s H 程序存储器,1 5K 字的数据程序R A M , 5 4 4 字双口R A M ( D A R A M ) 和2K 字的单口R A M ( s A R A M ) 。可扩展的外部存储器总共1 9 2K 字空 间。其外部具有6 个可屏蔽中断和1 个不可屏蔽中 断。它的串行通信接口模块( S c I ) 可与P C 机串口等 标准器件用R s 2 3 2 ,4 8 5 等协议通信。在4 0M H z 的 C P u 时钟方式下,波特率范围为7 6b p s 18 7 5k b p s 。 本文所设计的以T M s 3
9、2 0 L F 2 4 0 7 为核心的剑杆 织机控制系统如图l 所示。 图1 控制系统总结构框架 l 系统硬件简介 从图1 看出,系统的各种控制调节,如选纬、断 T M s 3 2 0 L F 2 4 0 7 是美国1 r I 公司推出的一种适合 纱、状态显示、按键控制等处理都由软件来完成。 作者简介:钟原静( 1 9 8 1 一) ,女,汉,在读硕士研究生。主要研究方向为纺织机械控制系统、嵌入式系统等。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 【8 8
10、 】 纺织学报2 0 0 5 年第1 期 1 1 人机界面 人机界面由液晶显示屏和键盘组成采用单片机 控制。用户可以通过它设置纬密、纬色号、段位号等 织物参数。在织机运转过程中,可以显示织机状态 以及故障原因。该部分的控制芯片:单片机在通讯 时作为D s P 的上位机。采用R s 2 3 2 通讯协议与D s P 的串行通讯接口模块( s c I ) 通讯。当进行参数设置 时,单片机向D s P 发送命令帧,D s P 进入中断做好接 收准备,接收单片机发送的包含织物参数的数据帧。 在织机运行过程中,单片机读键盘状态,并向D s P 发送相应的命令帧。D s P 进入中断将相应的包含织 机状态
11、的数据帧发送给单片机,并在液晶屏上显示 出来。通讯波特率为96 0 0b p s 。由于其运算速度在 纳秒级,不会影响织机的正常动作。 1 2 基本动作控制 D s P 通过采样安装在织机主轴上的光电编码器 输出的格雷码来掌握织机的运行状态。格雷码数据 通过6 4K 字的输入输出( I 0 ) 空间读入D S P ,再由程 序算法将其转换成织机角度,在程序运行过程中将 不断刷新采样。织机上的快车、停车、点动、找纬等 控制按键的信号,也是通过I O 空间读人D s P ,当程 序判断出相应按键的动作后转入相应的子程序进行 处理。根据从人机界面输入D s P 的纬纱参数,D S P 再 通过通用数
12、字I ,O 引脚输出到选纬装置。可实现多 色纬纱的选择。此外,四色指示灯、离合器、制动器等 的信号都是由D s P 的数字I O 引脚输出来控制的。 由于D S P 的输入输出( I O ) 空间有6 4K 字,即可以选 通6 55 3 6 路1 6 位的输入或输出,为控制系统的功能 扩展留下了很大的余地,利于织机控制系统的升级。 1 3 电子多臂 织物的花型由与电子多臂织造有关的花型部分 和电子选纬器的选色以及纬密变化的信息构成。花 型可以由人机界面输入到控制系统的存储单元里。 织造时,D s P 从存储单元中调出花型数据,控制电子 多臂机使得综框按设定动作。用户可以从人机界面 上很直观地看
13、到每一综框的动作,如图2 所示。 满格表示综框】口即硼【E 口硼卫 向上,空格表示综框 向下,通过人机界面 图2 花型表示 上的功能键可以在非织造情况下,测试综框各种花 型的动作情况。由于D s P 的存储单元很容易进行扩 展,控制系统可存储的花型行数也可以根据用户需 要增加。其可控制的综框页数也不限。 1 4 断纱检测 当经纱断头时,停经片落下,断经信号传人 D S P ,程序转入断经处理子程序,控制织机制动并根 据事先设定的断经停车角度将织机定点停车。信号 灯亮红灯,在液晶屏上显示织机状态为断经停车。 当纬纱断时,压电陶瓷传感器发出断纬信号,D S P 发 出停车信号,程序则转入断纬处理,
14、根据控制按键的 按下情况,控制织机正找纬或反找纬。 1 5 生产管理统计 D s P 强大的数据处理和计算能力使生产效率统 计、运行状态记录和落布情况记录变的简单而有效。 能统计断经、断纬、其它停车的次数和分钟数、快车 分钟数、织造效率、累计织布匹数以及四班产量、四 班快车、四班织造效率等。统计的班次数可以根据 需要增加或减少。 2 系统软件实现 2 1 软件总体框架 软件的总体方案采用模块化编程思想。利用面 向对象编程( O O P ) 技术和状态分析法,分析织造运 动过程,使系统软件做到组件化、模块化。 软件的总体结构如图3 所示,它表示系统开机 后,首先进行系统初始化,然后设置中断,开中
15、断,程 序进入待机界面,根据按键的操作进入相应的中断, 进行参数设置或进人织机运行界面。 在设置参数时,系统不响应开车命令,织机处于 停车状态,只有人机界面与D s P 通讯,将纬纱检测 区间、织物纬密、经停和纬停的停车档及其补偿参数 以及选色等参数输入D s P 。 织机运行界面如图4 所示,D s P 根据按键或传 感器的输入信号进入相应的子程序,如快车、断纱停 车、找纬、电子选色等。系统仅在停车状态下才响应 关机按键,此时则退出应用程序,关闭系统。 2 2中断处理 由于软件的任务比较多,并且各任务的实时性 要求较高,系统对一些模块采取了中断处理的方法。 如,与液晶显示模块的通讯采用串行中
16、断方式,当上 位机有命令帧发送过来时,串行中断程序将命令代 码传给主程序。主程序则将所需的数据发送给上位 机。D s P 对光电编码器信号的读取是通过定时中断 完成的,这样系统可以实时掌握织机主轴的运动状 态,增强了任务的实时性。因为T M s 3 2 0 L F 2 4 0 7 提供 6 个按优先级获得服务的可屏蔽中断,所以可以给 这些任务设置不同的优先级,在同一时刻只有一个 中断程序运行,防止了中断程序的嵌套。 此外,系统还有数据保存功能,利用D s P 的扩展 存储芯片,系统将用户设置好的参数以及织机运行中 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purcha
17、se from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 2 0 0 5 年第l 期纺织学报【8 9 】 图3 总程序流程图 统计的各班产量、效率、断经断纬根数及总产量的数 据保存,便于企业的生产管理。当织机断电时,D S P 也 能将织机的当前位置、段号数、纬色号保存起来。 3 结语 T M s 3 2 0 L F 2 4 0 7 的高速性能使其在织机控制上 图4 运行界面程序流程图 有很大的可选性和可靠性。它在保证控制效果的同 时很好的满足了实时处理的需求。采用该芯片设计 的控制电路结构简单,控制策略易于实现。另外,由 于D S P 的C A N
18、控制器具有强大的网络通讯功能,能 够方便地实现织机的远程计算机集中监控功能,利 于实现织机的网络化管理。整个控制系统已调试完 成,其关键技术已应用于绍兴纺织机械集团公司、杭 州奇观机电有限公司生产的高速剑杆织机电控 系统。 参考文献: llJ W e a v e rP a u lM i c h e a l ,P o w e US i m o n H i g hs p e e dy 锄t 姗s f e 。s y s t e m i n c o I p c 咖i n gr e v e r i n gl i n k 8 9 ea l l de l e c t I D o p t i c 8 ls y
19、 n c h m n i z a t i o n 【P 欧洲专利,w 00 3 0 2 5 2 7 2 ,2 0 0 3 3 2 7 2 R o e l s t r a e t eK r i s t o f R 印i e rh o u s i n gf 打t h em p i e r0 fa1 0 0 m P 美国 专利,U s2 0 0 3 1 3 6 4 6 0 ,2 0 0 3 7 - 2 4 3 张长胜计算机在织机控制系统中的应用 J 国外丝绸,2 0 0 2 ( 6 ) :7 一1 0 4 何王永,章肖明,李志军可编程控制器在剑杆织机中的应用 J 纺织机械,2 0 0 2 ,( 6 ) :1 8 2 0 5 刘和平,严利平,张学锋,等T M S 3 2 0 L 砣4 0 xD S P 结构、原理及 应用 M 北京:北京航空航天大学出版社,2 0 0 2 1 2 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark
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