高速劍桿織機自動控制系統設計

王英輝

（鄭州紡機工程技術有限公司，河南 鄭州 450001）

近年來，隨著信息時代的不斷發展，高速劍桿織機自動控制系統得到了良好的發展和應用，在提高紡織企業市場核心競爭力和生產力方面發揮了重要作用，不僅可以實現故障問題的自動檢測和處理，還可以根據光電編碼器相關參數實現角度的科學調節，同時，其還具有強大的存儲功能，可以對織機上的海量數據進行記錄和保存，還實現了車間聯網的標準化、規范化管理。因此，如何科學設計高速劍桿織機自動控制系統是軟件開發人員必須思考和解決的問題。

1 控制系統總體組成及特點

該系統硬件框圖如圖1所示，該系統主要由微處理器、存儲器、接口電路3個核心部門組成。其中，微處理器內部含有16位微機，型號為P51XA-S3，具有中斷PCA功能[1]。目前，市場上的織機主要采用機械碼控制開關信號的方式，實現對角度的精準定位，一旦角度發生變化，就需要用戶實時調整機械位置，這種操作非常復雜且繁瑣，用戶體驗不佳，而通過采用光電編碼器的方式可以極大地提高定位角度操作的效率和效果。在使用光電編碼器的過程中，用戶只需要將角度設定在操作面板上，然后利用微機的計數功能實現對角度的調整和控制。除了光電編碼器[2]，高速微機也能達到同樣的效果，因此，這兩種設置的應用在提高織機車速方面發揮著重要作用，可使其的車速高達600 r/s。存儲器內部含有Flash芯片，該芯片具有高達2 M的存儲容量。通過利用Flash芯片，可以對位于JTAG接口處的程序代碼進行自由下載和訪問[3]，下載方式主要有兩種：一種是利用PSD下載程序進行，另一種是利用下載電纜進行。接口電路內部主要使用了光耦電路，光耦電路在具體的使用中，需要將5 V電源安裝在CPU端，而在接口電路端重點使用的電源電壓達24 V，這無疑需要提高電路的抗干擾能力，確保數據信號采集的可靠性和數據信號傳輸的安全性。接口電路主要有兩種類型，分別是看門狗電路和RS485接口電路。其中，看門狗電路主要安裝在微處理器上，用于實現對各種硬件的連接，電路內部主要使用的芯片類型是IMP706看門狗芯片，具有自動復位CPU功能，可避免出現程序異常或者電源漏電等問題[4]。在設計的過程中，需要重點對系統的主控電路進行科學設計。主控電路內部使用RS5C372A芯片，該芯片在使用過程中需要相關設計人員對電量進行實時控制，確保主控電池電量充足，采用時鐘計時的方式完成對相應電量的實時控制。RS485接口電路主要附加在微處理器上，可以采用上位機簡況織機運行狀態的方式對本地接口進行實時監控和管理，從而最大限度地提高車間聯網管理的效率和效果[5]。此外，在對人機界面進行設計時，軟件開發人員需要重點采用RS232方式，確保通信的順暢，從而確保人機界面設計的規范性和標準性。對于16位微機而言，內部還有通信口兩個，定時器3個，串口1個，利用16位微機可以確保面板通信與各個串口進行有效連接，從而促進織機聯網的健康、可持續發展。

圖1 高速劍桿織機自動控制系統硬件框圖

2 控制系統程序設計

2.1 軟件總體框架

在對系統軟件總體方案進行設計的過程中，主要利用了模塊化思想實現對軟件代碼程序的編寫，系統軟件主程序流程圖如圖2所示。從圖2中可以看出，高速劍桿織機的運動方式有5種，分別是開口運動方式、引緯運動方式、送經運動方式、打緯運動方式和卷取運動方式[6]。在對這5種運動方式的運動時間進行控制的過程中，軟件開發人員需要利用高速劍桿織機主軸的旋轉角度進行智能化控制[7]，而高速劍桿織機主軸旋轉角度需要利用光電編碼器進行實時檢測和分析。

圖2 主程序流程

為了實現高速劍桿織機運動控制功能，需要軟件開發人員嚴格按照以下設計思路進行：（1）當高速劍桿織機處于停止運行狀態時，需要對輸入信號進行反復檢測和分析，并生成與之對應的運動信號，以確保高速劍桿織機運行的可靠性、穩定性和安全性[8]。輸入信號主要有4種類型，分別為點動信號、尋緯信號、車啟動信號和車盤信號。同時，由于輸入信號的處理過程比較短暫，需要利用相應的軟件對標志位進行記錄和保存，直到高速劍桿織機運動狀態結束為止。然后，采用軟件清除的方式對殘留的輸入信號進行清除。當高速劍桿織機處于正常織布狀態時，需要對其故障信號進行全面記錄、檢測和處理，故障信號主要有開車運動異常信號、引緯異常信號等。

2.2 中斷處理

當高速劍桿織機進入開車狀態或者點動狀態，織機主軸在旋轉的過程中會帶動光電編碼器一起旋轉。光電編碼器在旋轉的過程中會自動形成大量的脈沖，并將這些脈沖發送給微處理器，由微處理器根據接收到的脈沖，對織機的運行狀態進行中斷處理。在這個過程中，需要采用PCA中斷處理的方式對光電編碼器產生的A相脈沖進行處理，從而實現對高速脈沖信號的記錄、保存和計數。在對A相脈沖進行中斷處理的過程中，需要嚴格按照以下中斷處理流程進行處理：A相脈沖進入中斷處理入口，中斷處理入口關閉，當角度計數達到315時，打開中斷處理入口，A相脈沖退出中斷處理。通常情況下，光電編碼器旋轉一周后，A相脈沖中斷處理一次，并采用旋轉角度的方式，完成相應的計數和校正。

2.3 循環檢測模塊

當高速劍桿織機處于停車狀態時，需要利用循環檢測模塊對其進行處理。在本模塊中，軟件開發人員首先需要對織機的各種運動狀態進行清零處理，確保織機的標志位呈復位狀態。其次，將所有中斷處理入口打開，確保啟動畫面能夠正常顯示。最后，利用輸入信號，對點動信號出現的異常問題進行檢測和處理，確保所有點動信號都能夠正常輸出。同時，還要將織機角度旋轉到200°左右，并將該角度制定為引緯角度。當織機旋轉角度達到270°時，需要采用添加指示標志的方式，為接下來的引緯操作做好充足的準備。如果沒有檢測出點動信號，需要軟件開發人員重新對其他開關信號進行一一檢測，并根據織機的實際運動狀態，對織機的開車狀態進行實時記錄和保存，保證高速劍桿織機一直處于穩定、可靠、安全的開車狀態，進而保證織布的效率和效果。此外，要利用循環檢測模塊對開車織布狀態進行反復檢測，檢測流程與織機停車狀態檢測流程類似。在這個過程中，軟件開發人員需要利用面板顯示器將織機整個開車運動狀態和畫面生動、形象、直觀地展現出來，并對開車狀態進行輸出處理，以達到復位開車標志位的目的。標志位設置值為1時，說明織機的開車狀態正常，可以對織布進行循環操作，提高織布效率；如果標志位設置值不是1，說明織機的開車狀態出現異常，需要利用循環檢測模塊對其故障信號進行檢測，并在最短時間內解決織機的開車異常問題，確保織機能夠正常、穩定、可靠、安全地運行。只有這樣，才能為相關企業創造更大的社會效益和經濟效益，為促進紡織行業的迅猛發展打下堅實的基礎。

2.4 雙機通信模塊

雙機通信模塊在具體的設計中，需要軟件開發人員從幾個方面入手：根據主控板相關通信標準和要求，利用主控板將數據信息發送到面板，面板根據接收到的數據信息，對寄存器內部的數據進行相關操作，如果接收到的數據信息主要用于讀面板數據，需要對寄存器內部的數據進行記錄和保存；如果接收到的數據信息主要用于寫面板數據，需要對寄存器內部的數據進行修改和刪除，并對相應的通信程序進行調用，以保證雙機之間能夠正常、有序地進行通信。同時，為了保證雙機通信模塊設計的科學性和合理性，軟件開發人員還要在綜合考慮主控板與面板之間數據信息傳輸情況的基礎上重視對面板參數的設置，實現數據信息的安全、穩定傳輸。

3 結語

在自動控制技術廣泛應用的背景下，高速劍桿織機自動控制系統在設計和應用方面取得了很大的突破和創新成果。該系統不僅功能強大、通用性強、具有良好的用戶體驗，而且在紡織領域中得到了廣泛的應用，因此，深受廣大用戶的青睞。為了方便后期系統的維護和升級，需要軟件開發人員再接再厲，開發更多功能，從而促進高速劍桿織機自動控制系統健康、可持續發展，提高其應用價值。