CN104750048A - 一种嵌入式织带机集散控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种嵌入式织带机集散控制系统，包括主控制板、驱动板、电磁阀驱动小板、磁传感器、显示设备和通信接口。主控制板负责构建人机交互界面，通过向驱动板发送控制信号控制织带机运作；驱动板固定在织带机上，负责从主控板接受控制数据；电磁阀驱动小板用于将接收到的控制数据输送给电磁阀，控制织带机的提经动作。通过将织带机控制系统的控制部分与驱动部分分离，只给驱动板保留因机型不同而无法实现统一控制的功能，达到对驱动板进行简单配置就可以适配大多数机型织带机的效果，在联入局域网的情况下，可以对网内的任意型号的织带机进行集散控制，实现了织带生产的网络化控制，提高了企业的自动化程度，降低了企业的成本。

Description

一种嵌入式织带机集散控制系统

技术领域

 本发明属于电子织带机领域，具体涉及一种嵌入式织带机集散控制系统。

背景技术

我国是纺织工业大国，不论是内需还是出口，对纺织产品的需求量都非常大，而织带机在纺织行业占据着非常大的市场。织带机控制系统的发展是伴随嵌入式技术的发展而不断发展的，在单片机的时代，出现了单片机控制器，但基于单片机的织带机控制器人机接口比较粗糙，兼容性低，稳定性差，而且只能实现一对一控制，随着企业要求的不断提高，这种性能和控制方式已经无法满足用户的需求。同时，高端织带机控制系统被国外大厂垄断，并且这些高端控制器价格昂贵。织带产品的单型产品生产量一般都较大，每个工厂都拥有有数十台甚至上百台织带机，如果为每台机器都配置高端控制器的话，成本会极其高昂，对于一般的中小型企业来说，这种成本是难以承受的。

发明内容

1、发明目的

为了实现一部织带机控制系统对多台织带机的控制，就要求该控制系统能够兼容不同规格与型号的机器，本发明提出了一种基于嵌入式技术的织带机集散控制系统，在联入局域网的情况下，可以对网内的任意型号的织带机进行集散控制，实现了织带生产的网络化控制，具有较强的兼容性和扩展性，用一台控制器可以控制、监控、配置几十甚至上百台机器，提高了企业的自动化程度，降低了企业购置生产设备的成本，大大的节约劳动力成本，同时也能够提供比使用单片机为核心的主控系统更加稳定、高速、优秀、易于操作的控制系统，使得机器运转更加平稳。

2、技术方案

一种嵌入式织带机集散控制系统，包括主控制板、驱动板、电磁阀驱动小板、磁传感器、显示设备和通信接口。本系统通过将控制部分与驱动部分分离，主控制板将控制信息传输给驱动板，由驱动板实现提经的动作，只给驱动板保留因机型不同而无法实现统一控制的功能，通过对驱动板的简单配置就可以适配大多数机型的织带机。

主控制板负责构建人机交互界面，通过向驱动板发送控制信号控制织带机运作。主控制板包括处理器、Flash闪存和SDRAM存储器；处理器是主控制板的核心，负责与驱动板的通信和数据处理；Flash存储器用于存储系统程序、花样数据、配置文件等；SDRAM存储器用于程序的运行。

驱动板固定在织带机上，包括处理器、数据通讯模块、GPIO模块、信号检测模块和蜂鸣器；处理器负责从主控板接受控制数据，通过霍尔传感器的信号判断换纬时机，同时根据控制数据驱动电磁阀驱动小板；数据通讯模块负责与主控制板的数据通讯；GPIO模块负责向电磁阀驱动小板串行的推送数据；信号检测模块用于接收霍尔传感器发送的换纬信号；霍尔传感器用于发出信号；蜂鸣器用于当机器或系统出现故障时报警，并通过显示设备提示报警原因，提供故障代码与通用解决方法。

电磁阀驱动小板为具有8路移位寄存器的CMOS器件，将接收到的控制数据通过驱动放大电路输送给电磁阀，控制提经动作。

通信接口包括USB接口和网络接口，USB接口负责文件转储，花样文件的拷入、拷出等操作；网络接口用于监控时通讯使用，联入局域网后可以对同一网段内所有织带机进行监控。显示设备用于输入和显示花样、操作提示、工作状态和参数设置等。

主控制板上通过嵌入式Linux系统，封装了上中下三层模块，实现通信和生产的监控功能，上层为人机接口层，中层为功能模块层，下层为支持模块层。人机接口层主要负责各个功能层的管理、使用，将不同的功能模块有机结合，为各个模块间的相互协作提供平台与支持；功能模块层包括文件管理模块、生产控制模块、辅助功能模块、花样预览模块和位图转化模块；支持模块层主要通过接口为中间层模块提供支持，包括通信模块、文件模块、数据模块和显示模块。

集散控制系统和织带机之间连接入同一局域网后，主控制板通过通信模块识别出在同一局域网内的织带机，集散控制系统中新增一台织带机时，要根据编号规则赋予其一个唯一的ID号，集散控制系统内的所有织带机的ID号均不相同。

根据织带机的不同型号和针数，为控制计数不同的织带机，首先对硬件进行设置。根据织带机的针数，配置相应数量的电磁阀驱动小板，由于每个小板控制8路电磁阀，因而可以根据以下公式计算驱动小板的个数：

式中：C为电磁阀小板总数，N为总针数。

根据计算出的驱动小板的总数，然后将电磁阀驱动小板排成合适的矩阵形式﹡L，其中，单排小板个数，L为小板的列数，矩阵中每列的驱动小板按照串连方式连接。

通过上述公式可以得到参数单排小板的值。在配置不同针数机型时，只需要根据上述方法确定出单排小板个数，通过参数配置模块对该织带机的单排小板数和总针数进行设置即可。

3.本发明的有益效果

1)将织带机控制系统的控制部分与驱动部分分离，通过对驱动板的简单配置就可以适配大多数机型的织带机，实现了一部织带机控制系统对多台不同型号的织带机同时控制，提高了企业的自动化程度，降低了企业购置生产设备的成本，大大的节约劳动力成本；

2)基于嵌入式技术的织带机控制系统比使用单片机为核心的主控系统更加稳定、速度快、易于操作；

3)配置大尺寸的触摸液晶显示屏，使得用户操作更加方便快捷；

4)该系统具有故障报警功能，当机器或系统出现故障时报警，并提示报警原因，提供故障代码与通用解决方法，方便用户对设备进行维护。

附图说明

图1是织带机控制系统框架图。

图2是织带机控制系统的监控结构图。

图3是织带机控制系统的嵌入式软件模块结构图。

图4是排电磁阀驱动小板排列示意图。

图5是驱动板电路图。

具体实施方式

下面结合附图，具体说明本发明的实施方式：

如图1所示，一种嵌入式织带机集散控制系统，包括主控制板、驱动板、电磁阀驱动小板、磁传感器、显示设备和通信接口。

主控制板负责构建人机交互界面，通过向驱动板发送控制信号控制织带机运作。主控制板包括处理器、Flash闪存和SDRAM存储器；处理器采用ARM9，是主控制板的核心，负责与驱动板的通信和数据处理；Flash存储器采用Nand Flash，用于存储系统程序、花样数据、配置文件等；SDRAM存储器采用DDRII SDRAM，用于程序的运行。

驱动板固定在织带机上，包括处理器、数据通讯模块、GPIO模块、信号检测模块和蜂鸣器；处理器采用ARM7，负责从主控板接受控制数据，通过霍尔传感器的信号判断换纬时机，同时根据控制数据驱动电磁阀驱动小板，控制织带机运作，主控制板与驱动板之间的控制关系如图2所示；数据通讯模块负责与主控制板的数据通讯；GPIO模块负责向电磁阀驱动小板串行的推送数据；信号检测模块用于接收霍尔传感器发送的换纬信号；霍尔传感器用于发出信号；蜂鸣器用于当机器或系统出现故障时报警，并通过显示设备提示报警原因，提供故障代码与通用解决方法。

电磁阀驱动小板为具有8路移位寄存器的CMOS器件，采用74HC595，负责将接收到的控制数据通过驱动放大电路输送给电磁阀，控制提经动作。

通信接口包括USB接口和网络接口，USB接口负责文件转储，花样文件的拷入、拷出等操作；网络接口用于监控时通讯使用，联入局域网后可以对同一网段内所有织带机进行监控； 

显示设备用于输入和显示花样、操作提示、工作状态和参数设置等；

图3为织带机控制系统的嵌入式软件模块结构图，主控制板上通过嵌入式Linux系统，封装了上中下三层模块，实现通信和生产的监控功能，上层为人机接口层，中层为功能模块层，下层为支持模块层。人机接口层主要负责各个功能层的管理、使用，将不同的功能模块有机结合，为各个模块间的相互协作提供平台与支持。

功能模块层包括文件管理模块、生产控制模块、辅助功能模块、花样预览模块和位图转化模块；其中，文件管理模块由两个子模块组成，文件管理子模块与文件获取子模块，文件管理子模块管理控制器内存当中所有花样文件，包括拷贝、移动、复制、删除的操作，文件获取子模块负责从USB口与网口获取花样文件；生产控制模块负责设定生产目标，查看实时生产状态，当织带机出现故障时，返回故障代码，供维修检修使用；花样预览模块封装了花样绘制、显示、缩放等功能，能识别多种格式花样文件，并能将不同的花样文件转换为控制数据，传送给驱动板该平台,具有操作方便、界面友好的特点，可以实现图案预览、数据下发、文件管理、生产监控、文件转换、文件获取等功能。

支持模块层主要通过接口为中间层模块提供支持，包括通信模块、文件模块、数据模块和显示模块。

文件模块为花样功能模块提供支持，它包含单个文件的所有信息与数据结构，为显示功能与控制数据下发等功能模块提供数据；数据库模块用于存放各织带机的参数、生产状态、生产任务等，还存放了序列号以及密码等，为参数管理模块、生产管理模块、辅助功能模块提供底层的支持；通信模块用于与驱动板进行通讯，能够进行控制数据传输、参数传输、生产状态反馈等任务，为花样功能模块、参数管理模块、生产监控模块提供了底层支持；显示模块采用组件化技术，将显示和缩放功能封装于模块中。

为实现对不同型号织带机的控制，首先，主控制板通过通信模块识别出在同一局域网内的织带机，并根据编号规则赋予其一个唯一的ID号；

其次，根据织带机的不同型号和针数，配置相应数量的电磁阀驱动小板，由于每个小板控制8路电磁阀，因而可以根据以下公式计算驱动小板的个数：

式中：C为电磁阀小板总数，N为总针数；

例如，织带机的针数为240，每个小板控制8路电磁阀，所以对于240针的织带机，共有240/8 = 30个单排小板，控制240个电磁阀，将电磁阀小板以3x10的矩阵形式排列，每列小板用数据线串联，如图4所示，小矩形为电磁阀驱动小板，1、2、3号小板通过串联方式连接，电磁阀驱动小板通过牛角座与驱动板总线接口的I/O 口，每一个牛角座对应一列单排小板，驱动板的电路图如图5所示。

单排小板个数即为一排电磁阀小板的个数，因为电磁阀驱动小板呈3x10矩阵形式排列，3为电磁阀驱动小板的列数，10为单排电磁阀驱动小板的个数，所以在参数设置模块中，将该织带机的单排电磁阀驱动小板的数量设置为10，总针数设置为240。

上述实施例不以任何方式限制本发明，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种嵌入式织带机集散控制系统，其特征在于包括主控制板、驱动板、电磁阀驱动小板、磁传感器、显示设备和通信接口；主控制板负责构建人机交互界面，通过向驱动板发送控制信号控制织带机运作；驱动板固定在织带机上，负责从主控板接受控制数据，并根据控制数据驱动电磁阀驱动小板；电磁阀驱动小板用于将接收到的控制数据输送给电磁阀，控制织带机的提经动作；

为实现对不同型号织带机的控制，首先，主控制板通过通信模块识别出在同一局域网内的织带机，并根据编号规则赋予其一个唯一的ID号；其次，根据织带机的不同型号和针数，配置相应数量的电磁阀驱动小板，由于每个小板控制8路电磁阀，因而可以根据以下公式计算驱动小板的个数：

式中：C为电磁阀小板总数，N为总针数；

之后，根据计算出的驱动小板的总数，然后将电磁阀驱动小板排成合适的矩阵形式﹡L，其中，为单排小板个数，L为小板的列数，矩阵中每列的驱动小板按照串连方式连接；

配置不同针数机型时，只需根据计算出的单排小板个数，通过参数配置模块对该织带机的单排小板数和总针数进行设置，即可实现对不同类型织带机的控制。

2.根据权利要求1所述的嵌入式织带机集散控制系统，其特征在于主控制板包括处理器、Flash闪存和SDRAM存储器。

3.根据根据权利要求1所述的嵌入式织带机集散控制系统，其特征在于驱动板包括处理器、数据通讯模块、GPIO模块、信号检测模块和蜂鸣器。

4.根据根据权利要求1所述的嵌入式织带机集散控制系统，其特征在于电磁阀驱动小板采用74HC595 CMOS器件。

5.根据根据权利要求1所述的嵌入式织带机集散控制系统，其特征在于磁传感器为霍尔传感器。

6.根据权利要求1所述的嵌入式织带机集散控制系统，其特征在于通信接口包括人机接口和数据传输接口。