[发明专利]一种基于嵌入式的高速剑杆织机专机化控制系统

权利要求书

1.一种基于嵌入式的高速剑杆织机专机化控制系统，其特征在于：该控制系统包含主控模块、选纬绞边模块、电子送经卷取模块、主传动控制模块、刹车离合控制模块、储纬器控制模块、热熔丝控制模块、智能人机交互系统和智能故障诊断系统；

上述主控模块与外部智能人机交互系统进行数据交互，具体为主控模块通过RS485或RS232接口与触摸屏进行通讯，用于工业现场织机运行数据的显示及控制信息的输入，通过WIFI或以太网接口与网络云平台进行通讯；主控模块通过RS485接口与编码器通讯，实现对编码器编程和读取角度信号；

主控模块与选纬绞边模块、电子送经卷取模块、主传动控制模块、储纬器控制模块、热熔丝控制模块和智能故障诊断系统之间通过CAN BUS接口进行双向通讯；

选纬绞边模块用于控制选纬器和绞边器从而实现选纬和绞边功能，

电子送经卷取模块通过读取张力传感器采集的张力信号，控制送经电机和卷取电机从而控制经轴和卷取辊的运行并保持布面张力的稳定，

主传动控制模块用于控制主电机的运行从而带动主轴运动，

储纬器控制模块用于控制储纬器的运动，

热熔丝控制模块用于驱动热熔丝从而熔掉废边，

智能故障诊断系统用于读取和分析主控模块送出的相关信息，进行故障诊断及预警；

上述主控模块包括通讯和下载模块、时钟模块、开关量输入模块、最小系统模块、开关量输出模块、纬纱检测模块、振动检测模块和供电模块，振动检测模块用于读取安装在织机不同位置上的振动传感器发出的信号，纬纱检测模块连接纬纱检测器。

2.根据权利要求1所述的基于嵌入式的高速剑杆织机专机化控制系统，其特征在于：所述通讯和下载模块包括JTAG和WIFI两种下载接口以及RS232、RS485、WIFI、以太网、CAN多种通讯接口；时钟模块以PCF8563时钟芯片为核心，且其晶振输入端OSCI引脚接一个5pF到20pF微调电容，通过微调电容校正时钟频率；最小系统模块以STM32F4芯片为核心，负责整个系统的数据处理及各功能模块之间的协调配合。

3.根据权利要求1所述的基于嵌入式的高速剑杆织机专机化控制系统，其特征在于：当智能故障诊断系统接入时，最小系统模块不再接收振动检测模块的检测信号，该振动检测模块失效，拿掉智能故障诊断系统后该振动检测模块又正常工作。

4.根据权利要求1所述的基于嵌入式的高速剑杆织机专机化控制系统，其特征在于：该系统还包括慢车控制模块，主控模块的输出端连接慢车控制模块，慢车控制模块包括输入接口、输出接口和继电器，通过24V的电压信号控制继电器的通断，用于控制慢电机启停、正反转以及控制慢离的吸合与断开。

5.根据权利要求1所述的基于嵌入式的高速剑杆织机专机化控制系统，其特征在于：开关量输入模块用于读取织机横梁和控制柜上的按键、旋钮以及各种织机上的各种接近开关的开关量信号，主要由光耦6N135及外围电路组成，将外部输入的24V或0V电平信号转化为最小系统模块的GPIO可识别的开关量信号，且最高支持1MHz的脉冲输入；开关量输出模块用于控制指示灯及电子多臂开关量控制部件，主要由光耦TLP2301和PMOS管IRF9540及外围电路组成，且最高支持100KHz的24V脉冲输出。

6.根据权利要求5所述的基于嵌入式的高速剑杆织机专机化控制系统，其特征在于：开关量输出模块的一个开关量输出电路为：光耦TLP2301的输入端Anode引脚通过电阻R1接VCC3.3V引脚，另一输入端Cathode引脚接最小系统模块中的主控芯片STM32F4的某一个I/O口，记为GPIOx，光耦TLP2301的输出端Collector引脚接GND，另一个输出端Emitter引脚连接PMOS管IRF9540的G极且通过上拉电阻R2接24V电压，PMOS管IRF9540的S极接24V电压，PMOS管IRF9540的D极为输出端，记为Yout，通过限流电阻R3和输出指示灯LED1接GND；二极管M7的负极接Yout，正极接GND。

7.根据权利要求1所述的基于嵌入式的高速剑杆织机专机化控制系统，其特征在于：上述纬纱检测模块主要由芯片U1、U3和U4及外围电路组成，其中U1为具备I²C串行总线接口的AD转换芯片，U3和U4为双运算放大器，具体为纬纱检测器通过端子P1与本模块连接，P1的引脚“黑”连接24V，引脚“蓝”连接AGND，用于纬纱检测器供电，引脚“灰”连接纬纱检测器的电流输出端，记为Iout,且经过电阻R11接入U3的IN1+引脚，还经过检测电阻R10接入AGND，U3的IN1-引脚经过电阻R12接AGND，还经过电阻R13接U3的OUT1引脚，该OUT1引脚又经过电阻R14接IN2+引脚，U3的IN2-引脚与OUT2引脚直接相连，输出记为Uin，U3的GND引脚接AGND，U3的VCC引脚接+5V，且经过去耦电容C2接AGND，U3的输出Uin连接U1的AIN0引脚，U1的AIN1、AIN2和AIN3引脚分别连接振动检测模块输出的电压信号Signal_15、Signal_25和Signal_35；U1的地址引脚A0接VCC3.3V，另外两个地址引脚A1和A2以及VSS引脚都接DGND；U1的VDD引脚和VREF引脚接+5V，且经过去耦电容C1接AGND，U1的AGND引脚和EXT引脚直接AGND，DGND与AGND之间通过0Ω电阻R19单点连接，OSC引脚浮空，SCL引脚和SDA引脚分别连接最小系统模块的IIC_SCL和IIC_SDA两个GPIO口,U1的AOUT引脚为电压输出端，记为Uout，经过电阻R15连接U4的IN2+引脚；U4的IN2-引脚经电阻R16接AGND,另外还经电阻R17与U4的OUT2引脚相连，OUT2引脚又经电阻R18与U4的IN1+引脚相连，U4的IN1-引脚与OUT1引脚直接相连，且连接P1的引脚“红”，记为Vctr，为0～24V电压，U4的GND引脚接AGND，VCC引脚接24V且经过去耦电容C3接AGND。