基于DSP的人造毛皮提花機控制系統設計研究

摘要：伴隨著現代化的電子技術的發展與應用，開發基于電腦結合數據處理芯片的數控系統已經成為了改造和提高毛皮提花機性能的一個非常重要且有意義的課題。

關鍵詞：人造毛皮提花機 數據處理芯片 控制系統 系統參數設置 DSP平臺

0 引言

在周密細致的開發毛皮提花機控制系統之前，首先要對該系統進行整體設計，仔細分析要開發的控制系統必須同時滿足的基本要求，即要對控制系統的組成及各組成部分之間的關系及相互間的作用有深刻的分析和研究，以便為今后的精細化設計創造出比較合理、具體又實用的整體框架，而且要給出每個組成部分的詳細的功能定義。

1 系統的整體設計思路

控制系統首先要最大可能地利用電腦的軟件、硬件資源，必須使用標準的設計工具和通用的編程語言，以減少不必要的設計麻煩，縮短開發周期，同時對生產商和用戶能在日后的使用過程中，隨時添加自身具備的專用技術和技巧的功能模塊非常地方便和有利?；诖嗽O計理念，系統的設計只有采用模塊化的結構，且各模塊之間必須使用標準接口，模塊的開發和運行才可以實現準確單獨地運行。標準化的系統接口，還可以實現通信及人機交互，且用戶還可以隨時根據自身的具體需求增加或刪除各種不同功能的模塊。提花人造毛皮機的編織特點還在于，能在數字控制的前提下使用電腦，即用提前編寫好的花型參數去控制機械織針部分的動作；但這與普通的機械針織提花機又有所不同：人造毛提花皮機的控制系統除了用花型參數控制機械織針的動作外，還同時用這些參數控制每個梳理頭的喂毛量，以防止機器上毛條的堆積。

1.1 人造毛皮提花機的結構及特點 人造毛皮提花機主要由STD針織控制電腦、編織、喂入梳理、傳動箱、吸風、紗架、手輪箱、牽拉、上臺面、下臺面、針同步、零同步等器件組成。其具體編織方法是：當織針升起退圈后，到達道夫喂入區，針頭進入針布內，在吸風器件氣流的作用下，纖維束始終指向針筒中心，道夫則相對于針頭運動將纖維喂入針鉤。然后下降針鉤吃入底紗，兩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顏色的毛條，然后由織針編織形成普通素色人造毛皮。與素色人造毛皮不同的是，提花人造毛皮是要將不同顏色的毛條，由花型參數控制，然后按照預先設計好的電腦程序，喂入到確定的織針上，再與底紗一起編織，就形成了不同于素色人造毛皮的提花人造毛皮。

1.2 系統設計的技術參數 依據毛皮提花機系統的控制要求，我們精心設計了比較完美的電腦自動控制系統。系統需要設計的主要技術參數有：針筒直徑646mm，喂毛路數15F，針筒級別1164針/1026針，針筒轉速25r/min；還包括毛條的稀疏、長短、材質；機械的轉速、停車線補償等參數的具體情況設置。例如：針織過程中毛條、紗線斷裂；織錯針；機器無油；車門、扳手損壞；機器超速等情況發生時，均設置有參數記為機器故障。

1.3 系統功能 人造毛皮提花機的系統功能是將較短的纖維絨毛作毛條，用棉紗作底布，再利用設計好的花型參數程序，由電腦控制喂毛器和選針器的動作，完成提花機的提花編織過程，從而編織出各式各樣漂亮花色的人造提花毛皮。人造毛皮提花機由編織、喂毛梳理、傳動、牽拉、吸風、針同步、零同步等器件組成，其完美的功能特點總結如下：①采用了電腦自動控制系統及能實現人機交互界面的觸摸屏，不僅能靈巧性較高地操作設備，還為設備的升級提供了方便而有力的保證。②用軟件設計花型既具有繪圖的功能又能夠過濾多種圖形文件，且能把圖片文件轉換成花型文件，使應用更加方便快捷。③設計出可以調整的梳理頭，提高了梳理頭的適用性、穩定性便于維護。④卷布羅拉調節由磁力控制，拉力大小取決于磁力使編織質量得到提高。⑤用“a”、“b”塊分別對應著上三角和下三角，可以保證織針片、沉降片協調工作的正確性，同時可以完成同一位置上相同類別塊的隨意調換。⑥系統具有提花及素色兩種功能。更換時，只需要替換不同的編織組件即可，且僅在兩個小時內就可完成不同編織屬性的選擇與調試。

2 系統整體設計情況

本系統提出一種基于使用多個單片機、DSP并配置操作便捷、直觀的觸摸屏，可用電腦進行自動控制的新型人造毛皮機設計方案。依據設計思路我們將整個系統分為工業控制機控制、DSP控制、單片機控制三大模塊；每個控制模塊既相互獨立又有往來的通信功能，且還要通過人機交互界面實現整個系統與外界數據分析、傳輸等功能，方便完美地實現了毛皮提花機的自動控制。

本系統操作簡單快捷，首先是通過人機交互界面進行參數設置，然后將花型圖形通過USB接口送入到工業控制電腦里，再由工控機把這些參數及信息傳送給ADSP進行分析。我們設計的毛皮控制系統是分層化、模塊化的系統，即每一層都是一個模塊，最初的一層是人機交互界面及工控機的控制，它完成了用戶的控制信息和命令以及花型設計的輸入；第二層是以ADSP為核心的硬件平臺，它與FLASH存儲器外部聯接，提供控制接口以及驅動模塊；第三層是以各個梳理頭和選針器等機械裝置為核心的實際編織平臺，這里可以直接出來編織的結果，但是它是受第二層控制的。整個系統中軟件貫穿于始末，它在硬件平臺上實現控制同時又負責整個系統的高效協調運行，實現了各個模塊之間的接口，以完成數據控制信息在整個系統中傳遞，從而實現了毛皮提花機的各項功能。

2.1 控制系統硬件的整體設計 控制系統的硬件包括控制、驅動、檢測、電源四大模塊，每個模塊又都由多個有著不同功能的子模塊構成。其中驅動模塊是用74LS245芯片來設計，作為三態輸出的八組總線收發器，可以實現雙向總線發送和接收。

2.2 控制系統軟件的整體設計 人造毛皮提花機軟件系統的設計，需要根據預定的功能選擇能與已經設計好的硬件系統相匹配的對應軟件。軟件系統主要是用來編寫應用程序的，是在DSP平臺上設計進行的，利用visual DSP軟件結合C語言編寫控制程序。

本系統采用狀態機方式實現程序設計，分為停車、運行、設置、故障、針起落5大控制模塊。整個程序在一個大while循環里進行，不停地在查詢、設置、表示位的狀態之間往復，若查詢結束后就會與相應狀態的程序對應，且每段程序結束后，若需要改變狀態到下一個模式，將狀態標志位的數值滿足一定條件，就可使下一次循環來臨時實現下一個狀態程序的跳轉，讓我們的軟件系統更加合理有效。

整個控制系統的核心就是軟件系統，其程序的編寫非常重要，所以程序的編寫要規范，程序的注釋也要具體全面，可以占到整個編寫程序文檔的50%左右，以為日后系統的調試工作、后續功能升級以及故障解除等工作的簡單、快捷、有效做好應有的準備。

2.3 系統的功能情況 本課題將本系統功能情況歸納總結為如下幾個功能模塊。①人機交互的功能模塊：是實現用戶通過電腦觸摸屏將所設定的參數輸入微機系統進行功能設定的模塊。②機械控制驅動模塊：是利用I/O接口獲取信息，使機床按照主控系統設定的路徑、速度運動的功能，如喂毛、送線、主車機車控制等控制。③I/O接口模塊：主要負責信號的檢測、控制指令的輸出以及輸入反饋信息等，即實現控制器的輸入、輸出功能。④存儲模塊：與普通提花機相比，人造毛皮提花機的存儲模塊可滿足更多花型要求，且能在運行時對花型數據進行分析，其存儲功能的速度與可靠性將直接決定著人造毛皮編織的質量好壞。⑤算法模塊：是指DSP平臺對電機的運轉方式分析、對數控代碼譯碼及計算等預處理功能，可以更好地得到控制參數；且能由檢測結果實現相應的驅動，即把參數通過接口傳輸給系統控制模塊，從而使機械進行相應的運轉的功能。

3 結束語

本文主要針對人造毛皮提花機的控制系統進行研究開發，包括控制系統的硬件組成和功能軟件的開發等內容。研發提花機的控制系統，可以提高人造提花毛皮產品的質量，降低勞動成本，對人造毛皮加工業具有重大的意義。

參考文獻：

[1]劉向陽.我國紡織機械綜述[J].天津紡織科技，2008，01：11-15.2.

[2]李立.BONAS電子提花機原理分析及探討.紡織導報，1997，24.

[3]周永基.PC并口EPP通信外圍電路設計，現代電子技術，2003，10.

[4]朱新杰.面向網絡的新型電子提花機控制系統研究與開發，2003：53～66.

[5]李幸盛.多波形時域數字脈壓處理系統設計與實現[D].2006：2-5.