本發(fā)明涉及一種用于劍桿織機(jī)選緯控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于劍桿織機(jī)的嵌入式選緯控制器。

背景技術(shù)：

隨著我國紡織工業(yè)的水平提高和產(chǎn)品出口的增長，無梭織機(jī)的需求量與日俱增。從國外無梭織機(jī)技術(shù)發(fā)展看，在機(jī)電一體化、速度、選擇等技術(shù)上，都發(fā)生了巨大變化，而國產(chǎn)設(shè)備與國外相比還有很大差距，改善、發(fā)展和提高國內(nèi)無梭織機(jī)的性能是迫在眉睫的事情。無梭織機(jī)中最重要的機(jī)種之一是劍桿織機(jī)，而選緯裝置是劍桿織機(jī)的關(guān)鍵組成部分。一般劍桿織機(jī)的選緯工作通過步進(jìn)電機(jī)來完成，那么設(shè)計(jì)一種能夠應(yīng)用于劍桿織機(jī)的擁有高精度、高穩(wěn)定性的步進(jìn)電機(jī)的控制器就顯得尤為重要?，F(xiàn)有的步進(jìn)電機(jī)控制器有的采用可控制編程器(plc)進(jìn)行控制，成本較高，并且需要專業(yè)人員進(jìn)行操作維護(hù)，還有一些步進(jìn)電機(jī)控制器只能驅(qū)動(dòng)一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，若用在劍桿織機(jī)上則需要多個(gè)這種控制器，既增加了復(fù)雜性，也造成了資金浪費(fèi)。因此需要發(fā)明一款具有安全、穩(wěn)定、高效、開發(fā)性好、低成本的步進(jìn)電機(jī)選緯控制器。

申請?zhí)枮?01320531731.x的中國專利公開了一種步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中處理器為單片機(jī)，單片機(jī)通過io口驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)而控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸的正反轉(zhuǎn)并為該芯片提供時(shí)鐘信號，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片為thb7128芯片。單片機(jī)的輸入信號采用兩路p817光耦合器進(jìn)行隔離，在一定程度上能滿足對輸入信號的保護(hù)作用，達(dá)到隔離現(xiàn)場干擾的作用，但隨著近幾年織機(jī)更新?lián)Q代速度地加快，在產(chǎn)品的出產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量上提出了更高地要求，這就要求織機(jī)在運(yùn)行穩(wěn)定性和運(yùn)行速度(信號傳輸速率是影響因素之一)上需要進(jìn)一步提高，已有的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的信號傳輸速率已不能滿足需求。

在《劍桿織機(jī)的選緯裝置分析與設(shè)計(jì)》(張莉美.劍桿織機(jī)的選緯裝置分析與設(shè)計(jì)[d].上海交通大學(xué),2010.)中提到的劍桿織機(jī)選緯控制器選用altera公司的型號為ep1k50qc208-3的可編程邏輯芯片控制，進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，增加了編程的工作量，且靈活性差，如需改變系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)形式，需重新設(shè)計(jì)與加工，周期較長，且費(fèi)用較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的實(shí)際技術(shù)問題是，提供一種用于劍桿織機(jī)的嵌入式選緯控制器，該控制器以ramstm8s003f芯片為核心，通過電源轉(zhuǎn)換模塊將24v電源電壓轉(zhuǎn)化為3.3v電源電壓，為控制器提供恒定的電源電壓，為實(shí)現(xiàn)對輸入信號的保護(hù)和抗干擾，選用tlp290-4高速光耦合控制模塊把干擾源和易受干擾的部分隔離開來，保持信號聯(lián)系，同時(shí)，選用兩個(gè)高性能的安硅電容實(shí)現(xiàn)對電路的保護(hù)作用。此外，為滿足控制器在實(shí)際設(shè)備中的應(yīng)用，本發(fā)明以兩個(gè)a3986芯片分別控制兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)共同工作，從而提高了對劍桿織機(jī)選緯裝置上的步進(jìn)電機(jī)的控制效率。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：提供一種用于劍桿織機(jī)的嵌入式選緯控制器，其特征在于該控制器包括微處理器、電源轉(zhuǎn)換模塊、第一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、第二步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、高速光耦合控制模塊和電路保護(hù)模塊，所述微處理器、電源轉(zhuǎn)換模塊、第一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、第二步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、高速光耦合控制模塊和電路保護(hù)模塊均集成在一塊電路板上；所述微處理器設(shè)有swim接口；所述電源轉(zhuǎn)換模塊與外部24v直流電源連接，將外部24v直流電源轉(zhuǎn)為3.3v的直流電源，為整個(gè)控制器供電；所述微處理器的輸入端通過uart與高速光耦合控制模塊連接；微處理器的輸出端分別與第一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和第二步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端連接；所述第一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和第二步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊均包括全橋電路和a3986芯片，分別外接選緯裝置的第一步進(jìn)電機(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)，兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)，能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)同步或異步運(yùn)行；

所述高速光耦合控制模塊選用四路高速光耦合器接收劍桿織機(jī)主控制系統(tǒng)的輸出信號，收劍桿織機(jī)主控制系統(tǒng)輸出的高低電平輸出信號為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊所需的脈沖和方向信號，通過該信號來對步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向和速度的進(jìn)行相應(yīng)控制；在全橋電路與a3986芯片的lss1引腳相連接的地方接不大于0.05歐姆的采樣電阻，采樣電阻與接地端連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1)具有兩路步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊可驅(qū)動(dòng)兩個(gè)獨(dú)立的步進(jìn)電機(jī)。本發(fā)明通過a3986芯片實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，每一路采用兩個(gè)全橋?qū)崿F(xiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的速度和方向的控制，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對選緯盤的速度和方向的控制，此外，在全橋電路與a3986芯片的lss1引腳相連接的地方加一接近0歐姆的電阻實(shí)現(xiàn)與接地端的連接，實(shí)現(xiàn)對外接干擾信號的抵抗，進(jìn)一步提高步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行精度和穩(wěn)定性；

3)采用模塊化設(shè)計(jì)。本發(fā)明通過模塊化設(shè)計(jì)，對控制器中每一模塊進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)及維護(hù)難度降低，預(yù)留許多輸入、輸出端口，方便系統(tǒng)擴(kuò)展。每一模塊進(jìn)行可插拔設(shè)計(jì)，通過總線進(jìn)行連接，當(dāng)某一個(gè)模塊出現(xiàn)損壞時(shí)，不會(huì)影響其他模塊的正常運(yùn)行，只是影響被損壞的模塊控制的部分的運(yùn)行，可以通過直接更換模塊的方法恢復(fù)系統(tǒng)，最終系統(tǒng)正常運(yùn)行。此設(shè)計(jì)使系統(tǒng)更易于維護(hù)；

4)采用兩個(gè)安硅電容實(shí)現(xiàn)對電路的保護(hù)作用，該電路保護(hù)模塊電路簡單，不僅可以避免出現(xiàn)擊穿短路現(xiàn)象，電容的耐壓性能對保護(hù)人身安全還具有重要意義；電源轉(zhuǎn)換模塊和電路保護(hù)模塊兩部分可保障整個(gè)控制板的運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性，降低成本。

5)使用四路tlp290-4高速光耦合器，與普通的兩路光耦合器比它能把干擾源和易受干擾的部分更有效的隔離開來，保持信號聯(lián)系，提高步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)精度，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的質(zhì)量；

6)成本低。由于目前電池極片軋制設(shè)備的控制系統(tǒng)大多采用plc作為控制核心，其成本較高。本發(fā)明應(yīng)用嵌入式技術(shù)設(shè)計(jì)控制器，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和正常生產(chǎn)的前提下，以達(dá)到降低成本、簡化設(shè)備的目的，而且采用可擴(kuò)展模塊設(shè)計(jì)，不用重新應(yīng)用一個(gè)或幾個(gè)控制基板模塊，有利于織機(jī)選緯控制設(shè)備在市場上的進(jìn)一步推廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明用于劍桿織機(jī)的嵌入式選緯控制器的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明用于劍桿織機(jī)的嵌入式選緯控制器的電路保護(hù)模塊11的電路組成圖；

圖中，1.24v直流電源、2.電源轉(zhuǎn)換模塊、3.ramstm8s003f微處理器、4.第一a3986步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、5.第一步進(jìn)電機(jī)、6.高速光耦合控制模塊、7.劍桿織機(jī)主控制系統(tǒng)的輸出信號、8.第二a3986步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、9.第二步進(jìn)電機(jī)、10.swim接口、11.電路保護(hù)模塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖進(jìn)一步解釋本發(fā)明，但并不以此作為對本申請權(quán)利要求保護(hù)范圍的限定。

本發(fā)明用于劍桿織機(jī)的嵌入式選緯控制器(簡稱控制器，參見圖1)包括微處理器3、電源轉(zhuǎn)換模塊2、第一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊4、第二步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊8、高速光耦合控制模塊6和電路保護(hù)模塊11，所述微處理器3、電源轉(zhuǎn)換模塊2、第一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊4、第二步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊8、高速光耦合控制模塊6和電路保護(hù)模塊11均集成在一塊電路板上；所述微處理器設(shè)有swim接口10，用于下載控制器的控制程序；所述電源轉(zhuǎn)換模塊2與外部24v直流電源1連接，將外部24v直流電源轉(zhuǎn)為3.3v的直流電源，為整個(gè)控制器供電；所述微處理器3的輸入端通過uart與高速光耦合控制模塊6連接；微處理器的輸出端分別與第一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊4和第二步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊8的輸入端連接；所述第一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和第二步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊均包括全橋電路和a3986芯片，分別外接選緯裝置的第一步進(jìn)電機(jī)5和第二步進(jìn)電機(jī)9，兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)，能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)同步或異步運(yùn)行；

所述高速光耦合控制模塊選用四路高速光耦合器接收劍桿織機(jī)主控制系統(tǒng)的輸出信號7，收劍桿織機(jī)主控制系統(tǒng)輸出的高低電平輸出信號為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊所需的脈沖和方向信號，通過該信號來對步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向和速度的進(jìn)行相應(yīng)控制；為保障兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的輸出電流不超過4a(初始狀態(tài)下電流最大，為4a)，在全橋電路與a3986芯片的lss1引腳相連接的地方接不大于0.05歐姆的采樣電阻與接地端的連接，實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的保護(hù)作用，以免燒毀步進(jìn)電機(jī)。

本發(fā)明所述的微處理器為stm8s003f芯片或stm32f芯片，能在滿足選緯工作要求的基礎(chǔ)上降低了經(jīng)濟(jì)成本；所述四路高速光耦合器的型號為tlp290-4，信號傳輸速度和抗干擾能力更強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)高速有效地接收信號。

所述電路保護(hù)模塊11的電路組成是：電路保護(hù)模塊包括兩個(gè)大地端口(p5、p6)和兩個(gè)安硅電容(c24、c25)；兩個(gè)大地端口并聯(lián)，然后與安硅電容c25串聯(lián)(圖2中edge1和pgnd為兩個(gè)大地端口并聯(lián)的兩個(gè)連接接點(diǎn))，安硅電容c25的另一端與接地端gnd連接；安硅電容c24一端與外接24v電源信號vmm連接，另一端與接地端gnd；所述安硅電容c24和安硅電容c25優(yōu)選為100pf。

本發(fā)明控制器的工作原理及過程是：本發(fā)明控制器將微處理器與高速光耦合控制模塊連接，以接收劍桿織機(jī)主控制系統(tǒng)的輸出信號，使控制器能夠安全有效的接收外部信號；同時(shí)，微處理器分別與第一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、第二步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接，實(shí)現(xiàn)對相應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的有效精確的控制，此外，微處理器的輸入端與swim接口連接以實(shí)現(xiàn)對控制器的程序燒寫；本發(fā)明中控制器上擁有電源轉(zhuǎn)換模塊，可將外接24v直流轉(zhuǎn)換緯3.3v的直流電源保證控制器的穩(wěn)定運(yùn)行。

控制器的工作流程為：本發(fā)明控制器主要用在劍桿織機(jī)的選緯裝置上，控制選緯裝置完成選緯工作。劍桿織機(jī)的選緯盤上有八個(gè)選緯指，每個(gè)選緯指中穿入不同顏色的緯紗，每個(gè)選緯指由一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制，本申請的控制器可以同時(shí)控制兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)，所以一個(gè)選緯裝置中需要安裝四個(gè)本申請的控制器來驅(qū)動(dòng)八個(gè)步進(jìn)電機(jī)。在選緯裝置工作的某一時(shí)刻只能有一個(gè)步進(jìn)電機(jī)發(fā)出動(dòng)作，每個(gè)步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)作時(shí)間不同，具體步進(jìn)電機(jī)的程序各異，本發(fā)明控制器可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)其中兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作，同時(shí)驅(qū)動(dòng)的兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)為異步運(yùn)行，而步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向和運(yùn)行速度需在程序中設(shè)置。具體使用方法是：

1)開啟電源，電源轉(zhuǎn)換模塊將24v直流電源電壓轉(zhuǎn)換成3.3v直流電壓，為控制器供電，保證控制器正常運(yùn)行；

2)待上經(jīng)紗層和下經(jīng)紗層運(yùn)行到位形成梭口后，劍桿織機(jī)主控制系統(tǒng)根據(jù)所需顏色控制對應(yīng)控制器，對應(yīng)控制器上的高速光耦合模塊接收劍桿織機(jī)主控制系統(tǒng)的輸出信號(步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊所需的脈沖和方向信號)，并將該輸出信號傳遞給微處理器；

3)微處理器將接收的信號進(jìn)行整合得到整合脈沖；

4)經(jīng)步驟3)信號整合得到的整合脈沖經(jīng)相應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊(第一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊4和第二步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊8)放大后傳輸給相應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)(第一步進(jìn)電機(jī)5和第二步進(jìn)電機(jī)9)，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)選緯指運(yùn)動(dòng)完成一次選緯工作，每一次的選緯工作只驅(qū)動(dòng)一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，其余步進(jìn)電機(jī)等待下一次選緯工作的任命，整個(gè)過程安全有效的提高了步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行精度。

本發(fā)明控制器具有較強(qiáng)的抗電磁干擾的能力，對步進(jìn)電機(jī)的控制精度也很高。

本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。