噴氣織機(jī)儲(chǔ)緯器控制系統(tǒng)的選緯接口電路設(shè)計(jì)

陳立文

(無(wú)錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子系，江蘇 無(wú)錫 214053)

噴氣織機(jī)儲(chǔ)緯器控制系統(tǒng)的選緯接口電路設(shè)計(jì)

陳立文

(無(wú)錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子系，江蘇 無(wú)錫 214053)

介紹了一種用于噴氣織機(jī)儲(chǔ)緯器控制系統(tǒng)的選緯接口電路，采用布面圖案采集設(shè)定器(簡(jiǎn)稱上位機(jī))與儲(chǔ)緯器控制箱主單片機(jī)(簡(jiǎn)稱下位機(jī))可分離的設(shè)計(jì)，分析了儲(chǔ)緯器引緯系統(tǒng)、電子引緯開(kāi)啟雙電源驅(qū)動(dòng)電路、上位機(jī)和下位機(jī)電路工作原理及壞布修復(fù)退緯與圖案編程方法，并對(duì)其主要硬件電路、工作原理和控制方案進(jìn)行了描述。試驗(yàn)結(jié)果表明，采用布面圖案采集設(shè)定器離線操作設(shè)計(jì)可滿足織機(jī)功效、節(jié)省每臺(tái)控制器的成本。

圖案采集；接口電路；上位機(jī)；下位機(jī)

噴氣織機(jī)的速度和入緯率一直處于領(lǐng)先水平，隨著噴氣織機(jī)的飛速發(fā)展，要求色織功能的布面品種不斷更新。這樣，布面圖案采集和處理已成為噴氣織機(jī)的重要的技術(shù)組成。布面圖案采集可在線進(jìn)行同步處理，相應(yīng)的電路設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，每一臺(tái)織機(jī)控制器都要有相應(yīng)的設(shè)定器，這樣就增加了制造成本。也可離線操作，布面圖案采集可獨(dú)立在辦公室設(shè)定，由專業(yè)工藝員開(kāi)發(fā)后對(duì)一批織機(jī)一次性設(shè)定。布面圖案離線編輯操作時(shí)，系統(tǒng)對(duì)不同的布面圖案的處理方式及接口相同，只分別定義不同的圖案代碼。另外，紡織廠只配備少量的布面圖案采集器，就不需要每臺(tái)織機(jī)自帶一個(gè)設(shè)定器，可縮小產(chǎn)品體積和降低系統(tǒng)成本。本研究針對(duì)中高檔的織機(jī)要求，設(shè)計(jì)了一種最多可以存儲(chǔ)4種任意圖案的嵌入式選緯接口電路。

1 儲(chǔ)緯器引緯系統(tǒng)的工作原理

儲(chǔ)緯器分為A、B、C、D共4個(gè)儲(chǔ)緯器頭和1個(gè)獨(dú)立電控制箱。使用時(shí)可以單儲(chǔ)緯頭工作到4個(gè)儲(chǔ)緯頭工作任意選擇。其中，4個(gè)儲(chǔ)緯頭可同機(jī)分別進(jìn)行四色(或4個(gè)品種)紗線的引緯，也可同時(shí)二紗線一起引緯(雙線引緯)。獨(dú)立電控制箱分為：四色任意自由選緯電路，主、副噴嘴和擋紗銷驅(qū)動(dòng)控制電路，儲(chǔ)緯器電機(jī)三相變頻電源等三部分[1]。

1.1 電子儲(chǔ)緯器功能

電子儲(chǔ)緯器[2]由儲(chǔ)緯控制電路、接口電路、變頻器、儲(chǔ)緯交流電機(jī)、同軸測(cè)速傳感器等組成[1]。緯紗在定長(zhǎng)鼓上纏繞時(shí)的排列寬度由儲(chǔ)緯器控制箱直接數(shù)字化設(shè)定，其纏繞的圈數(shù)可從15～25圈任意調(diào)節(jié)，在儲(chǔ)緯鼓上方裝有一個(gè)脫紗檢測(cè)光電傳感器，它把檢測(cè)的脫紗信號(hào)送給接口電路上的單片機(jī)作為纏繞圈數(shù)的“減”，同軸測(cè)速傳感器作為纏繞圈數(shù)的“加”，單片機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算。當(dāng)定長(zhǎng)鼓上的緯紗排列數(shù)超過(guò)了設(shè)定值，通過(guò)反饋回路控制變頻器使電機(jī)減速，使定長(zhǎng)鼓上的緯紗排列數(shù)減少。反之亦然。這樣，電機(jī)的轉(zhuǎn)速將根據(jù)織機(jī)的速度自動(dòng)跟蹤而不需要預(yù)先設(shè)定。同時(shí)也保持了儲(chǔ)緯的精確度，使引緯時(shí)緯紗張力始終保持基本均勻。

1.2 電子引緯開(kāi)啟電路采用雙電源驅(qū)動(dòng)

電子引緯有單片微機(jī)控制，主噴嘴、副噴嘴、儲(chǔ)緯鼓上的擋紗銷等均采用單向雙電源技術(shù)?？刂菩盘?hào)為CP1和CP2，擋紗銷的接入端為A-CP+和A-CP-。引緯時(shí)，CP1為8 ms的高電平，同時(shí)CP2也為高電平，V7、V8導(dǎo)通。這樣8 ms的48 V高電壓足以保證驅(qū)動(dòng)的快速響應(yīng)，當(dāng)CP1經(jīng)8 ms變?yōu)榱銜r(shí)，CP2仍為高電平。這樣，＋15V電壓經(jīng)V3、擋紗銷、V8到電源地。此時(shí)讓15 V低電壓保持擋紗銷吸合但可以減小擋紗銷電流，在CP2轉(zhuǎn)為低電平時(shí)V8截止，引緯結(jié)束。V6為擋紗銷的續(xù)流二極管。采用雙電源技術(shù)既可以保證驅(qū)動(dòng)的快速性，又避免擋紗銷發(fā)熱。圖1為雙電源驅(qū)動(dòng)電路原理。

圖1 雙電源驅(qū)動(dòng)控制原理Fig.1 Domination Principle of Dual Power Drive

此外，電子引緯接口控制電路的觸發(fā)信號(hào)采用自制的分辨率為2°的織機(jī)軸編碼器[3-4]角度信號(hào)，因而能準(zhǔn)確設(shè)定主噴嘴、副噴嘴、儲(chǔ)緯鼓上擋紗銷的開(kāi)啟，使噴射時(shí)間控制更精確可靠。噴氣開(kāi)啟角度由布面圖案采集器上位機(jī)根據(jù)品種工藝要求向控制箱內(nèi)的下位機(jī)傳送數(shù)據(jù)設(shè)定。當(dāng)織機(jī)運(yùn)行信號(hào)及角度信號(hào)到達(dá)后，通過(guò)CPU與設(shè)定的角度進(jìn)行比較。兩者一致時(shí)，CPU發(fā)出指令，引緯控制電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的主噴嘴、副噴嘴和儲(chǔ)緯器上的擋紗銷進(jìn)行引緯。實(shí)際運(yùn)行表明，擋紗銷工作正常、可考，溫升小于10 ℃。

1.3 電子引緯定長(zhǎng)控制的功能

引緯時(shí)，在儲(chǔ)緯鼓上的脫紗檢測(cè)光電傳感器的另一個(gè)功能是把檢測(cè)的脫紗信號(hào)送給下位機(jī)的單片機(jī)作為定長(zhǎng)計(jì)量的緯紗圈數(shù)信號(hào)，當(dāng)一緯中光電傳感器檢測(cè)到的脫紗信號(hào)次數(shù)與定長(zhǎng)圈數(shù)設(shè)定值一致時(shí)，單片機(jī)發(fā)出指令關(guān)閉相應(yīng)的主噴嘴、副噴嘴和儲(chǔ)緯器上的擋紗銷，結(jié)束該緯線的引緯。針對(duì)不同的紗線品種，另外再設(shè)定提前或延遲關(guān)閉相應(yīng)的主噴嘴、副噴嘴和儲(chǔ)緯器上的擋紗銷的時(shí)間，使緯紗實(shí)現(xiàn)圈數(shù)控制。實(shí)現(xiàn)圈數(shù)控制，可以降低氣壓的波動(dòng)要求，同時(shí)氣壓值也可降低。由于氣壓降低，除了節(jié)約能源，還可使緯紗在飛行中消除張力的高峰點(diǎn)，使緯紗吹斷率大幅下降，從而減少百腳、開(kāi)車橫檔等疵點(diǎn)的出現(xiàn)，提高織

造效率。

2 儲(chǔ)緯器色織系統(tǒng)任意選緯引緯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 上位機(jī)電路工作原理

布面圖案采集器又稱上位機(jī)，由儲(chǔ)緯器設(shè)定面板、液晶顯示器、AT89C52單片機(jī)、62C256、AT28C256C等存儲(chǔ)器和74LS00、74LS11、74LS138、74HC573等門電路組成。手持布面圖案采集器在接通5 V電源的情況下可進(jìn)行任意布面圖案的編寫(xiě)，編寫(xiě)完畢后保存。然后再到車間各臺(tái)布機(jī)上對(duì)儲(chǔ)緯器控制箱內(nèi)控制引緯的下位機(jī)進(jìn)行設(shè)定并保存，下載保存后可從儲(chǔ)緯器控制箱上拔下布面圖案采集器。如此可節(jié)約成本，一個(gè)單位只要有少量的手持上位機(jī)即可，不需要每臺(tái)織機(jī)配一個(gè)設(shè)定器。本設(shè)計(jì)的上位機(jī)可設(shè)定并存儲(chǔ)4種不同的布面圖案信息。不更新數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。上位機(jī)電路如圖2所示。圖中與MAX202相連的插座為上、下位機(jī)通信連接電纜線。

布面圖案采集器也即上位機(jī)的工作原理為：由X1插座接通5 V電源后就可以由數(shù)據(jù)輸入和下載鍵盤對(duì)圖案進(jìn)行編輯。編輯時(shí)自動(dòng)以A、B、C、D的順序進(jìn)行噴緯數(shù)量的寫(xiě)入。A、B、C、D可以或缺并可任意不規(guī)則循環(huán)。整個(gè)圖案編輯完畢后按Enter鍵下載并存儲(chǔ)到布面圖案采集器中。其他鍵中Clear為數(shù)據(jù)修改清除鍵，page up和page down為顯示當(dāng)前頁(yè)的上一頁(yè)或下一頁(yè)的翻頁(yè)鍵，F(xiàn)1為圖案代瑪更換鍵，Esc為恢復(fù)鍵?！秊閳D案修改時(shí)的行或字間轉(zhuǎn)移鍵。

圖2 上位機(jī)電路原理Fig.2 Principle of Master Computer Circuit

要把圖案下載到下位機(jī)時(shí)，把上下位機(jī)聯(lián)接電纜接通上位機(jī)的X1和下位機(jī)的X2。然后按F1在4種圖案中找出要下傳的圖案代碼，再按下Enter鍵和page down鍵就可下載到下位單片機(jī)。下載完畢拔下上下位機(jī)聯(lián)接電纜，取下布面圖案采集器。

2.2 下位機(jī)電路工作原理

儲(chǔ)緯器控制箱主單片機(jī)又稱下位機(jī)，如圖3所示。每個(gè)控制箱都含有一個(gè)下位機(jī)。下位機(jī)的功能和執(zhí)行要求由上位機(jī)下載來(lái)的程序來(lái)控制，下位機(jī)的主要作用是根據(jù)上位機(jī)設(shè)定的布面圖案產(chǎn)生4個(gè)儲(chǔ)緯器A～D的觸發(fā)脈沖信號(hào)。用該觸發(fā)脈沖信號(hào)經(jīng)放大電路驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)緯器擋紗銷、主噴嘴、副噴嘴等。要使A儲(chǔ)緯器引緯就輸出A儲(chǔ)緯器相應(yīng)的各個(gè)觸發(fā)脈沖信號(hào)，同理，要使B儲(chǔ)緯器引緯就輸出B儲(chǔ)緯器相應(yīng)的各個(gè)觸發(fā)脈沖信號(hào)，以此類推。下位機(jī)主要硬件電路與上位機(jī)相同，由AT89C52單片機(jī)、62C256、AT28C256C等存儲(chǔ)器和74LS00、74LS11、74LS138、74HC573等門電路組成。AT89C52單片機(jī)的P10～P13作A、B、C、D 4個(gè)儲(chǔ)緯器引緯的觸發(fā)信號(hào)，高電平為觸發(fā)引緯。并用該高電平的寬度作為圖1中CP2的寬度，也就是引緯的時(shí)間控制寬度。主噴嘴、副噴嘴和儲(chǔ)緯器上的擋紗銷的通電寬度可能會(huì)有提前或延遲，這可根據(jù)實(shí)際工藝要求由相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路作設(shè)定。

如要更換織物品種，則重新對(duì)該織機(jī)進(jìn)行新的圖案設(shè)定。由于設(shè)定后可以把布面圖案采集器(上位機(jī))從電控箱上拔下，這樣，不僅減少了系統(tǒng)的硬件成本，也可以防止他人誤操作更改參數(shù)。

3 壞布修復(fù)退緯與圖案編程方法

3.1 布面整個(gè)圖案

要保證布面的完整性就必須從一張圖案(布面整個(gè)圖案)的第一緯開(kāi)始讀取，讀取每緯圖案數(shù)據(jù)時(shí)，則從該張圖案(布面整個(gè)圖案)的第一根緯線開(kāi)始。讀取每個(gè)緯線數(shù)據(jù)前先查詢數(shù)據(jù)狀態(tài)，如果數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好則讀取數(shù)據(jù)[1]。

3.2 壞布修補(bǔ)或者引緯故障

在出現(xiàn)壞布進(jìn)行修補(bǔ)時(shí)，織機(jī)為倒車運(yùn)行，儲(chǔ)緯器不噴緯，但下位機(jī)仍要讀取緯線數(shù)據(jù)。因此，下位機(jī)在讀取圖案數(shù)據(jù)前應(yīng)先判斷當(dāng)前位置的起始位置，是否當(dāng)前出現(xiàn)壞布或者引緯故障，是的話必須記住當(dāng)前處在第幾緯。修布時(shí)每退一緯，程序也相應(yīng)退一緯，直到退到壞布開(kāi)始的地方結(jié)束退緯。當(dāng)重新織布時(shí)，將從最后一緯退緯處以原布面圖案程序繼續(xù)進(jìn)行。圖4是讀取圖案數(shù)據(jù)和壞布修補(bǔ)的流程。

如要更換織物品種，則重新對(duì)該織機(jī)進(jìn)行新的圖案設(shè)定。由于設(shè)定后可以把布面圖案采集器(上位機(jī))從電控箱上拔下。這樣，不僅減少了系統(tǒng)的硬件成本，也可以防止他人誤操作更改參數(shù)[1]。

圖4 圖案數(shù)據(jù)讀取流程Fig.4 Read Flow of Pattern Data

4 結(jié) 語(yǔ)

本設(shè)計(jì)在實(shí)際使用時(shí)，操作方便、可靠，可防止他人誤設(shè)定，便于管理?？梢栽陔x線情況下設(shè)定圖案數(shù)據(jù)，手持圖案采集設(shè)定器一次可以設(shè)定并儲(chǔ)存4種圖案數(shù)據(jù)，需要對(duì)某臺(tái)織機(jī)設(shè)定布面圖案數(shù)據(jù)時(shí)，只要直接插上圖案采集設(shè)定器調(diào)出相應(yīng)的圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定，操作很方便。平時(shí)織機(jī)上不裝圖案采集設(shè)定器，這樣，織機(jī)控制系統(tǒng)也可減少硬件成本。不足之處有二處：一是圖案數(shù)據(jù)分別以A儲(chǔ)緯頭多少緯、B儲(chǔ)緯頭多少緯、C儲(chǔ)緯頭多少緯、D儲(chǔ)緯頭多少緯、再A儲(chǔ)緯頭多少緯……圖案效果看上去不太直觀，編輯圖案時(shí)也要格外認(rèn)真細(xì)心，否則容易出錯(cuò)；二是第一緯引緯的延遲和倒數(shù)第二圈緯信號(hào)來(lái)后的引緯時(shí)間的延遲都是用撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)定，需要打開(kāi)控制箱才能操作。

[1]陳立文.噴水織機(jī)選緯離線采集接口方法的設(shè)計(jì)和應(yīng)用[J].棉紡織技術(shù)，2006(8)：12-14.

[2]嚴(yán)鶴群，戴繼光.噴氣織機(jī)原理與使用[M].北京：中國(guó)紡織出版社，2006：398-400.

[3]陳立文.基于數(shù)字集成電路的低成本噴氣織機(jī)軸編碼器[J].絲綢，2009(9)：22-23，31.

[4]吳天明.畢加諾噴氣織機(jī)維修實(shí)踐之三——PAT噴氣織機(jī)軸編碼器(光電編碼器)修理[J].江蘇紡織，2006(5)：70.

Interface Circuit Design of Air-jet Loom Weft Feeder Control System

CHEN Li-wen

(Department of Electronics, Wuxi Institute of Commerce, Wuxi 214053, China)

This paper introduces an interface circuit for air-jet loom weft feeder control system which separates fabric collection set devices (i.e. master computer) from weft feeder control casing master processor (i.e. slave computer). This paper analyzes operating principle of the weft feeder insertion system, dual power electronic weft opening drive circuit, master computer and slave computer electric circuit, grey fabric repairing, picking back and pattern programming. It describes major hardware, operating principle and control scheme. The results show that the fabric pattern set device offline collection meets the efficacy of the loom, and saves the cost of each controller.

Image capture; Interface circuit; Master computer; Slave computer

TS103.337.11

A

1001-7003(2010)12-0025-04

2010-07-06；

2010-10-10

陳立文(1960－ )，男，高級(jí)工程師，主要從事變頻調(diào)速和直流電機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究。