芻議電腦橫機控制系統的設計與開發

　　摘 要：本文針對國產電腦橫機控制系統的組成結構和實現原理，介紹了一種全自動電腦橫機控制系統的新型分層體系設計。我國的電腦橫機控制系統的技術水平依然存在很多不足之處。通過分析此系統的不足之處，在分析借鑒國際先進機型的基礎上，提出了相應的改進措施，真正實現自動化和智能化設計。
　　關鍵詞：電腦橫機 控制系統 設計開發
　　中圖分類號：TS94文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2012）09（a）-0025-02
　　電腦橫機系統作為針織行業的重要裝備，是當前羊毛衫生產行業的最主要機種。電腦橫機系統可以根據不同的針織編織的要求，輸入其相應的信號和發出各種控制指令，通過送紗系統、傳動系統、搖床系統、密度調節系統、編織系統、牽拉系統之間的協調動作實現編織工作。
　　當今社會，隨著科技的快速發展，電腦橫機系統高速化、智能化、自動化、連續化水平也在不斷提高。由于系統的控制器的技術水平可以直接決定針織產品的競爭力，因此，橫機控制系統的組成結構以及不足之處成為當前研究的熱點所在。
　　1 國產電腦橫機控制系統的結構
　　電腦橫機系統通過主控單元、機頭控制單元等實現機頭運轉、控制搖床、送紗編制等功能。在保證各個動作協調有序的前提之下，各控制單元間進行有效的數據傳遞。
　　1.1 主控單元
　　電腦橫機系統控制軟件可以完成工藝文件管理、人機交互、解析控制指令輸出等功能。在主控單元的指控命令下，起底板單元和機頭單元可完成相應的動作。橫機系統的主控單元通過串行總線，在起底板單元以及機頭單元的配合協調工作下，發送控制指令，并且接收反饋信息，實現整機動作的控制。由此可見，主控單元是控制系統的核心所在。
　　1.2 機頭控制單元
　　機頭控制單元是以DSP為核心，輔助以大量開關量輸出、多路步進電機驅動電路的獨立單元。機頭控制單元的控制器帶動針板做往復運動。在對于數據進行解析后，機頭控制單元驅動機頭進行編織。機頭中，探針作為檢測機構，用于檢測編織中出現冒布等異常狀況。使用電磁鐵在短時脈沖電壓的驅動作用下，保持原有的動作狀態，減少線圈的發熱并且降低能耗。
　　1.3 起底板控制單元
　　設置起底板裝置的目的是為了解決在新衣片的編織時，羅拉起不到相應的作用，在布片到達羅拉牽拉裝置之后，羅拉才能工作。在控制過程中，起底板系統的DSP改變可控硅的導通實現力矩電機驅動電壓的控制，實現程序預設的牽拉力。
　　1.4 控制單元的數據傳遞
　　由于主控系統與機頭之間的數據交換量大、通訊距離較長、實時性要求高，選用高速的串行總線技術才可以達到相應的要求；由于主控系統與起底板單元之間的實時性要求不高、數據交換量小，因此，可以使用簡單可靠的RS458總線可以達到相應的要求。
　　2 電腦橫機控制系統的分層體系
　　由于電腦橫機編織的工藝比較復雜，技術要求高。相對國外的領先技術而言，國內電腦橫機的設計水平仍然處于較低的位置，尚且不能滿足市場的需求。采用基于Windows的監控軟件會增加開發的難度，采用工控機和操作系統作為支撐會帶來較高的成本消耗，不適合大批量生產，因此提出并開發了新型全自動電腦橫機控制系統。電腦橫機系統分層體系如圖1所示。
　　電腦橫機系統分層體系的具體分層如圖1所示。第一層面向工藝人員設計，提供功能強大的花型設計界面以完成編輯花板工作。第二層實現關鍵技術的功能，根據輸入的花型和布紋，進行編譯并且自動產生可執行的編織數據。第三層完成編織數據代碼以及執行機構的動作變換，利用液晶顯示屏進行人機交互，并且以DSP作為機頭部件的直接驅動芯片，因此，新型的系統不需附加外在的任何操作系統，實現實時監控、測試性能、更改參數等功能。
　　根據此種設計理念研究制造出的新型電腦橫機系統分層體系的設計擁有良好的操作性能，可以節約工作成本，符合當前情況下工業控制的設計標準。
　　3 國產電腦橫機控制系統的發展思路
　　隨著科技的飛速發展，國產橫機系統也在快速發展。然而，總體來說，我國的橫機系統依舊存在著總體的技術水平依舊落后，在機械控制方面，與世界領先水平存在著較大的差距。對于國產橫機系統進行分析，消除控制系統方面的不足并且加以改進，十分有利于提高國產電腦橫機的技術水平。
　　國產電腦的橫機控制系統對于二段度目機構的支持性不夠，并且驅動部件的反應不夠靈敏，還不能按程序的要求及時動作。不僅如此，國內的絕大多數國產橫機使用多段選針技術，單段選針器技術的研究起步不久，其技術難點在于結構和電路設計、選針針腳磁性的設計、選針器電磁鐵的磁材等方面，合理的加減速控制曲線設計并減小機械沖擊。
　　綜上所述，國內橫機控制系統尚且存在很大的不足之處，我們應當自主研發、處理每一個細節，才能實現處理速度快、運行穩定且實時性好等優點，提升國產電腦橫機的產業水平。
　　參考文獻
　　[1] 潘云磊，史偉民，彭來湖.基于分層體系的橫機控制系統的設計[J].機電工程，2011（2）.
　　[2] 陳景波，盧達，王玲玲.全自動電腦橫機上位機軟件的設計[J].紡織學報，2011（2）.
　　[3] 張團善，時劍，魏彬.新型電腦橫機控制系統設計[J].西安工程科技學院學報，2007（4）.
　　[4] 張雷，胡旭東.Wifi技術在嵌入式橫機控制系統中的應用[J].浙江理工大學學報，2011（2）.
　　[5] 臧衍樂，朱文俊，雷杰.國產電腦橫機控制系統結構及其改進[J].西安工程大學學報，2011（4）.
　　[6] 吳興良.電腦橫機針床橫移機構結構分析[J].針織工業，2010（6）.
　　[7] 李勝華，朱文俊.國產電腦橫機的現狀與未來發展趨勢[J].國際紡織導報，2011（3）.
　　[8] 張團善，時劍，魏彬.新型電腦橫機控制系統設計[J].西安工程科技學院學報，2007（4