基于DSP的人造毛皮提花机控制系统设计研究

基于DSP的人造毛皮提花机控制系统设计研究摘要：伴随着现代化的电子技术的发展与应用，开发基于电脑结合数据处理芯片的数控系统已经成为了改造和提高毛皮提花机性能的一个非常重要且有意义的课题。关键词：人造毛皮提花机数据处理芯片控制系统系统参数设置DSP平台0引言在周密细致的开发毛皮提花机控制系统之前，首先要对该系统进行整体设计，仔细分析要开发的控制系统必须同时满足的基本要求，即要对控制系统的组成及各组成部分之间的关系及相互间的作用有深刻的分析和研究，以便为今后的精细化设计创造出比较合理、具体又实用的整体框架，而且要给出每个组成部分的详细的功能定义。1系统的整体设计思路控制系统首先要最大可能地利用电脑的软件、硬件资源，必须使用标准的设计工具和通用的编程语言，以减少不必要的设计麻烦，缩短开发周期，同时对生产商和用户能在日后的使用过程中，随时添加自身具备的专用技术和技巧的功能模块非常地方便和有利。基于此设计理念，系统的设计只有采用模块化的结构，且各模块之间必须使用标准接口，模块的开发和运行才可以实现准确单独地运行。标准化的系统接口，还可以实现通信及人机交互，且用户还可以随时根据自身的具体需求增加或删除各种不同功能的模块。提花人造毛皮机的编织特点还在于，能在数字控制的前提下使用电脑，即用提前编写好的花型参数去控制机械织针部分的动作；但这与普通的机械针织提花机又有所不同：人造毛提花皮机的控制系统除了用花型参数控制机械织针的动作外，还同时用这些参数控制每个梳理头的喂毛量，以防止机器上毛条的堆积。1.1人造毛皮提花机的结构及特点人造毛皮提花机主要由STD针织控制电脑、编织、喂入梳理、传动箱、吸风、纱架、手轮箱、牵拉、上台面、下台面、针同步、零同步等器件组成。其具体编织方法是：当织针升起退圈后，到达道夫喂入区，针头进入针布内，在吸风器件气流的作用下，纤维束始终指向针筒中心，道夫则相对于针头运动将纤维喂入针钩。然后下降针钩吃入底纱，两者共同成圈形成了人造毛皮。素色人造毛皮即喂入到梳理器件上的是相同颜色的毛条，然后由织针编织形成普通素色人造毛皮。与素色人造毛皮不同的是，提花人造毛皮是要将不同颜色的毛条，由花型参数控制，然后按照预先设计好的电脑程序，喂入到确定的织针上，再与底纱一起编织，就形成了不同于素色人造毛皮的提花人造毛皮。1.2系统设计的技术参数依据毛皮提花机系统的控制要求，我们精心设计了比较完美的电脑自动控制系统。系统需要设计的主要技术参数有：针筒直径646mm，喂毛路数15F，针筒级别1164针/1026针，针筒转速25r/min；还包括毛条的稀疏、长短、材质；机械的转速、停车线补偿等参数的具体情况设置。例如：针织过程中毛条、纱线断裂；织错针；机器无油；车门、扳手损坏；机器超速等情况发生时，均设置有参数记为机器故障。1.3系统功能人造毛皮提花机的系统功能是将较短的纤维绒毛作毛条，用棉纱作底布，再利用设计好的花型参数程序，由电脑控制喂毛器和选针器的动作，完成提花机的提花编织过程，从而编织出各式各样漂亮花色的人造提花毛皮。人造毛皮提花机由编织、喂毛梳理、传动、牵拉、吸风、针同步、零同步等器件组成，其完美的功能特点总结如下：采用了电脑自动控制系统及能实现人机交互界面的触摸屏，不仅能灵巧性较高地操作设备，还为设备的升级提供了方便而有力的保证。用软件设计花型既具有绘图的功能又能够过滤多种图形文件，且能把图片文件转换成花型文件，使应用更加方便快捷。设计出可以调整的梳理头，提高了梳理头的适用性、稳定性便于维护。卷布罗拉调节由磁力控制，拉力大小取决于磁力使编织质量得到提高。用“a”、“b”块分别对应着上三角和下三角，可以保证织针片、沉降片协调工作的正确性，同时可以完成同一位置上相同类别块的随意调换。系统具有提花及素色两种功能。更换时，只需要替换不同的编织组件即可，且仅在两个小时内就可完成不同编织属性的选择与调试。2系统整体设计情况本系统提出一种基于使用多个单片机、DSP并配置操作便捷、直观的触摸屏，可用电脑进行自动控制的新型人造毛皮机设计方案。依据设计思路我们将整个系统分为工业控制机控制、DSP控制、单片机控制三大模块；每个控制模块既相互独立又有往来的通信功能，且还要通过人机交互界面实现整个系统与外界数据分析、传输等功能，方便完美地实现了毛皮提花机的自动控制。本系统操作简单快捷，首先是通过人机交互界面进行参数设置，然后将花型图形通过USB接口送入到工业控制电脑里，再由工控机把这些参数及信息传送给ADSP进行分析。我们设计的毛皮控制系统是分层化、模块化的系统，即每一层都是一个模块，最初的一层是人机交互界面及工控机的控制，它完成了用户的控制信息和命令以及花型设计的输入；第二层是以ADSP为核心的硬件平台，它与FLASH存储器外部联接，提供控制接口以及驱动模块；第三层是以各个梳理头和选针器等机械装置为核心的实际编织平台，这里可以直接出来编织的结果，但是它是受第二层控制的。整个系统中软件贯穿于始末，它在硬件平台上实现控制同时又负责整个系统的高效协调运行，实现了各个模块之间的接口，以完成数据控制信息在整个系统中传递，从而实现了毛皮提花机的各项功能。2.1控制系统硬件的整体设计控制系统的硬件包括控制、驱动、检测、电源四大模块，每个模块又都由多个有着不同功能的子模块构成。其中驱动模块是用74LS245芯片来设计，作为三态输出的八组总线收发器，可以实现双向总线发送和接收。2.2控制系统软件的整体设计人造毛皮提花机软件系统的设计，需要根据预定的功能选择能与已经设计好的硬件系统相匹配的对应软件。软件系统主要是用来编写应用程序的，是在DSP平台上设计进行的，利用visualDSP软件结合C语言编写控制程序。本系统采用状态机方式实现程序设计，分为停车、运行、设置、故障、针起落5大控制模块。整个程序在一个大while循环里进行，不停地在查询、设置、表示位的状态之间往复，若查询结束后就会与相应状态的程序对应，且每段程序结束后，若需要改变状态到下一个模式，将状态标志位的数值满足一定条件，就可使下一次循环来临时实现下一个状态程序的跳转，让我们的软件系统更加合理有效。整个控制系统的核心就是软件系统，其程序的编写非常重要，所以程序的编写要规范，程序的注释也要具体全面，可以占到整个编写程序文档的50%左右，以为日后系统的调试工作、后续功能升级以及故障解除等工作的简单、快捷、有效做好应有的准备。2.3系统的功能情况本课题将本系统功能情况归纳总结为如下几个功能模块。人机交互的功能模块：是实现用户通过电脑触摸屏将所设定的参数输入微机系统进行功能设定的模块。机械控制驱动模块：是利用I/O接口获取信息，使机床按照主控系统设定的路径、速度运动的功能，如喂毛、送线、主车机车控制等控制。I/O接口模块：主要负责信号的检测、控制指令的输出以及输入反馈信息等，即实现控制器的输入、输出功能。存储模块：与普通提花机相比，人造毛皮提花机的存储模块可满足更多花型要求，且能在运行时对花型数据进行分析，其存储功能的速度与可靠性将直接决定着人造毛皮编织的质量好坏。算法模块：是指DSP平台对电机的运转方式分析、对数控代码译码及计算等预处理功能，可以更好地得到控制参数；且能由检测结果实现相应的驱动，即把参数通过接口传输给系统控制模块，从而使机械进行相应的运转的功能。3结束语本文主要针对人造毛皮提花机的控制系统进行研究开发，包括控制系统的硬件组成和功能软件的开发等内容。研发提花机的控制系统，可以提高人造提花毛皮产品的质量，降低劳动成本，对人造毛皮加工业具有重大的意义。参考文献：1刘向阳.我国纺织机械综述J.