专利名称：全自动针织机的控制系统和控制方法
技术领域：
本发明涉及エ业系统控制领域，特别是涉及ー种全自动针织机的控制系统和控制方法
背景技术：
我国人口众多，纺织行业从业人数及设备数量庞大，市场需求也很大。针织机是针织织品的主要生产设备之一，适合棉、毛、麻、丝及各种混纺纱线的编织。近年来，随着现代纺织科学技术的发展，针织产品的功能化、多祥化和个性化成了产品发展的主要趋势。传统的针织机为手摇式针织机，已经不能满足现代化市场的需求，无法满足复杂花型的编织。电脑全自动针织机代替手摇针织机成为必然趋势，然而目前的电脑针织机控制系统虽然取代了半自动或者手动针织机，但要么价格太贵，要么操作复杂，使很多有这方面需求的厂家望而却歩。对于针织エ艺如加针、减针、挑孔、扭位、套针、补针等，目前的针织机完成上述エ艺动作需要伺服电机和复杂的机械加工部件，机械成本较高。此外，现有多为传统的机械型针织机，没有电脑软件数控的一体化全自动控制系统，需要有专门的人手一对ー的控制和操作机器，制造速度慢，且工人劳动强度大。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种全自动针织机的控制系统和控制方法，其结构简单，成本较低，全自动操作，操作简单、方便，生产效率高。一种全自动针织机的控制系统，所述控制系统包括运动控制単元和人机界面，所述运动控制单元与人机界面电性连接，所述运动控制单元包括机头控制模块和机床控制模块，所述人机界面、机头控制模块和机床控制模块内均设有ARM芯片；所述机头控制模块电连接第一驱动单元，所述机床控制模块电连接第二驱动单元；所述人机界面控制所述运动控制单元，所述机头控制模块接收所述人机界面的信号后控制所述第一驱动单元运作；所述机床控制模块接收所述人机界面的信号后控制所述第二驱动单元运作。在其中一个实施例中，所述第一驱动单元包括第一驱动电路、度目电机和电磁鉄，所述度目电机和电磁铁均与所述第一驱动电路电性连接，所述第一驱动电路接收所述机头控制模块的信号对所述度目电机和电磁铁进行控制；所述第二驱动单元包括第二驱动电路、摇床电机、罗拉电机、肌针电机和报警指示灯，所述摇床电机、罗拉电机、肌针电机和报警指示灯均与所述第二驱动电路电性连接，所述第二驱动电路接收所述机床控制模块的信号对所述摇床电机、罗拉电机、趴针电机和报警指示灯进行控制。在其中一个实施例中，所述机头控制模块电连接有第一编码器和零位传感器，所述第一编码器实时监测编织过程中机头的位置，所述零位传感器控制上电时机头回零。在其中一个实施例中，所述机床控制模块还电连接有机头控制机构、译码単元和第二编码器，所述机头控制机构包括变频器和机头电机，所述变频器与机头电机电性连接，所述机头电机有带动机头运作；所述译码単元电连接有控制按钮、报警模块和零位输入IO模块，所述控制按钮包括启 动按钮和停止按钮。在其中一个实施例中，所述人机界面包括显示器和键盘单元，所述显示器为IXD液晶显示器，所述人机界面与运动控制单元采用CAN总线电性连接。一种全自动针织机的控制方法，包括以下步骤
①、首先将人机界面、运动控制単元上电；
②、待所述人机界面、机头控制模块、机床控制模块上电后，开始初始化IO和外部设备，对人机界面、机头控制模块和机床控制模块中的參数进行设置；
③、初始化IO完成后，所述人机界面开始下发机床和机头控制參数，通过所述CAN总线与所述运动控制单元进行通信；
④、待所述人机界面将机头和机床的控制參数下发完毕后，判断是否有外部输入信号，若没有外部输入信号，则进入步骤⑤，若有外部输入信号，则进入步骤⑥；
⑤、判断针织机是否在运行状态，针织机处于运行状态时，所述机头控制模块和机床控制模块通过CAN总线接收所述人机界面所下发的指令，开始解析并开始运作；所述机头控制模块通过所述第一驱动电路驱动所述度目电机和电磁铁动作；所述机床控制模块通过所述变频器控制所述机头电机动作，进而带动机头动作，所述机床控制模块通过所述第二驱动电路驱动所述摇床电机、罗拉电机和趴针电机动作，运行后进入步骤⑦；若针织机未处于运行状态时，则返回步骤④；
⑥、对外部输入信号进行判断和处理，待外部输入信号处理完成后返回步骤④；
⑦、判断针织机是否运行结束，若针织机运行结束，则返回至步骤④；若针织机未运行结束，则进入步骤⑧；
⑧、针织机处于未运行结束状态，所述人机界面开始读取程序并下发指令给所述运动控制单元，返回至步骤④。在其中一个实施例中，所述步骤⑥包括以下步骤
⑥-I、判断外部输入信号是否为报警信号，若外部输入信号为报警信号，则报警指示灯亮，报警且显示报警信息，处理完成后并返回至步骤④，若外部输入信号为非报警信号，则进入步骤⑥-2 ；
⑥-2、判断外部输入信号是否为开关信号，若外部输入信号为开关信号，则处理启动或終止信息，处理完成后并返回至步骤④，若外部输入信号为非开关信号，则进入步骤⑥_3 ；⑥-3、判断外部输入信号是否为所述人机界面重新下发的參数，若外部输入信号为所述人机界面重新下发的參数，则重新下发參数，完成后并返回至步骤④，若外部输入信号为非所述人机界面重新下发的參数，则进入步骤⑥_4 ；
⑥-4、判断外部输入信号是否为测试指令，若外部输入信号为测试指令，则所述机头控制模块和机床控制模块则执行测试动作，测试动作完成后并返回至步骤④，若外部输入信号为非测试指令，则进入步骤⑥_5 ；
⑥_5、判断外部输入信号是否为參数设置指令，若外部输入信号为參数设置指令，则所述人机界面接收用户输入的參数设置指令并存储设置的參数，将參数设置指令下发至所述运动控制单元，完成后返回至步骤④，若外部输入信号为非參数设置指令，则进入步骤⑥-6 ；
⑥-6、判断外部输入信号是否为机床回零指令，若外部输入信号为机床回零指令，则进入回零模式，执行机床回零，完成后并返回至步骤④，若外部输入信号为非机床回零指令，则进入步骤⑥-7 ；
⑥-7、判断外部输入信号是否为文件管理信息，若外部输入信号为文件管理信息，则进行文件管理，将文件导入或导出，文件管理完成后并返回至步骤④，若外部输入信号为非文件管理信息，则进入步骤⑥_8 ；
⑥-8、判断外部输入信号是否为程序设定信息，若外部输入信号为程序设定信息，所述人机界面接受用户程序输入、插入及删除，完成后并返回至步骤④，若外部输入信号为非程序设定信息，则进入步骤⑥_9 ；
⑥-9、外部输入信号是否为继续编织指令，若外部输入信号为继续编织指令，则针织机进入运行状态，运行完成后并返回至步骤④，若外部输入信号为非继续编织指令，则返回至步骤④。上述的全自动针织机的控制系统和控制方法，所述控制系统中的人机界面、机头控制模块和机床控制模块内采用了エ业级的ARM芯片，完成用户程序输入及解析。在使用时，只需按照人机界面的引导进行编程即可实现针织エ艺中常见的加针、减针、挑孔、扭位、套针等エ艺，无需专门的制版系统，全自动化操作，操作方法简单，大大降低了工人的劳动強度，成本低，生产效率高。本发明中的主电机为交流电机，通过变频器、交流电机和第二编码器共同控制针织机机头运作，所述摇床电机、罗拉电机和趴针电机均为步进电机，其成本较低，精度较高。
图1为本发明的控制系统原理图。图2为本发明控制方法流程图。
具体实施例方式为能进一歩了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，解析本发明的优点与精神，藉由以下结合附图与具体实施方式
对本发明的详述得到进ー步的了解。一种全自动针织机的控制系统，包括运动控制単元100和人机界面200，所述运动控制单元100与人机界面200电性连接，所述人机界面200与所述运动控制单元100通过CAN总线电性连接。所述人机界面200与所述运动控制单元100运作。所述运动控制单元100包括机头控制模块110和机床控制模块120，所述人机界面200、机头控制模块110和机床控制模块120内均设有ARM芯片。所述人机界面200内的ARM芯片的运行主频为80Mhz ；所述机头控制模块110和机床控制模块120内的ARM芯片的运行主频为40Mhz。所述机头控制模块110电连接第一驱动单元300，所述第一驱动单元300包括第一驱动电路310、度目电机320和电磁铁330，所述度目电机320和电磁铁330均与所述第一驱动电路310电性连接。所述机头控制模块110接收所述人机界面200的信号后控制所述第一驱动电路310运作，所述第一驱动电路310接收所述机头控制模块110的信号后控制所述度目电机320和电磁铁330动作。所述机床控制模块120电连接第二驱动单元400，所述所述第二驱动单元400包括第二驱动电路410、摇床电机420、罗拉电机430、趴针电机440和报警指示灯450，所述摇床电机420、罗拉电机430、趴针电机440和报警指示灯450均与所述第二驱动电路410电性连接。所述机床控制模块120接收所述人机界面200的信号后控制所述第二驱动电路410。所述第二驱动电路410接收所述机床控制模块120的信号后控制所述摇床电机420、罗拉电机430、趴针电机440和报警指示灯450动作。所述度目电机320、摇床电机420、罗拉电机430、趴针电机440均为步进电机，不仅成本较低，而且 精度高。 所述机头控制模块110电连接有第一编码器500和零位传感器600，所述第一编码器500在针织机工作过程中实时监测编织过程中机头所处的位置。所述零位传感器600控制上电时机头回零。所述机床控制模块120还电连接有机头控制机构700、译码单元800和第二编码器900，所述机头控制机构700包括变频器710和机头电机720，所述变频器710与机头电机720电性连接，所述机头电机720有带动机头动作。所述机头电机720为交流电机，所述变频器710、交流电机和第二编码器900共同控制针织机的机头动作。所述译码単元800电连接有控制按钮810、报警模块820和零位输入IO模块830，所述控制按钮810包括启动按钮和停止按钮。点动所述启动按钮可完成从ー个エ艺位置到另ー个エ艺位置的针织过程，即完成一个エ艺动作。所述人机界面200包括显示器210和键盘单元220，所述人机界面200用于完成用户程序输入、运行控制输入、运行状态显示、參数设置、机床测试、程序解析和文件管理功能等。所述键盘単元220便于操作，所述显示器210为IXD液晶显示器210。一种全自动针织机的控制方法，包括以下步骤
①步骤S100、首先将人机界面200、运动控制单元100上电。②步骤S200、待所述人机界面200、机头控制模块110、机床控制模块120上电后，开始初始化IO和外部设备，对人机界面200、机头控制ホ旲块110和机床控制ホ旲块120中的參数进行设置。③步骤S300、初始化IO和參数设置完成后，所述人机界面200开始下发机床和机头控制參数，通过所述CAN总线与所述运动控制单元100进行通信。④步骤S400、待所述人机界面200将机头和机床的控制參数下发完毕后，判断是否有外部输入信号，若没有外部输入信号，则进入步骤⑤，若有外部输入信号，则进入步骤⑥。⑤步骤S500、判断针织机是否在运行状态，针织机处于运行状态时，所述机头控制模块110和机床控制模块120通过CAN总线接收所述人机界面200所下发的指令，开始解析并开始运作。所述机头控制模块110接收所述人机界面200所下发的指令并传送至所述第一驱动电路310，所述第一驱动电路310驱动所述度目电机320和电磁铁330动作。所述机床控制模块120通过所述变频器710控制所述机头电机720动作，进而带动机头动作。所述机床控制模块120接收所述人机界面200所下发的指令并传送至所述第二驱动电路410，所述第二驱动电路410驱动所述所述摇床电机420、罗拉电机430和趴针电机440动作。运行完毕后进入步骤⑦；若针织机未处于运行状态时，则返回步骤④。⑥步骤S600、对外部输入信号进行判断和处理，待外部输入信号处理完成后返回步骤④。
⑦步骤S700、判断针织机是否运行结束，若针织机运行结束，则返回至步骤④中，重新判断是否有外部输入；若针织机未运行结束，则进入步骤⑧。⑧步骤S800、针织机处于未运行结束状态，所述人机界面200开始读取程序井下发指令给所述运动控制単元100，返回至步骤④。所述步骤⑥包括以下步骤
⑥-I步骤S610、判断外部输入信号是否为报警信号，若外部输入信号为报警信号，则报警指示灯450亮，报警且显示报警信息S611，处理完成后并返回至步骤④，若外部输入信号为非报警信号，则进入步骤⑥-2。⑥_2步骤S620、判断外部输入信号是否为开关信号，若外部输入信号为开关信 号，则处理启动或終止信息S621，处理完成后并返回至步骤④，若外部输入信号为非开关信号，则进入步骤⑥_3。⑥-3步骤S630、判断外部输入信号是否为所述人机界面200重新下发的參数，若外部输入信号为所述人机界面200重新下发的參数，则重新下发參数S631，完成后并返回至步骤④，若外部输入信号为非所述人机界面200重新下发的參数，则进入步骤⑥_4。⑥-4步骤S640、判断外部输入信号是否为测试指令，若外部输入信号为测试指令，则所述机头控制模块110和机床控制模块120则执行测试动作S641，测试动作完成后并返回至步骤④，若外部输入信号为非测试指令，则进入步骤⑥_5。⑥-5步骤S650、判断外部输入信号是否为參数设置指令，若外部输入信号为參数设置指令，则所述人机界面200接收用户输入的參数设置指令并存储设置的參数S651，将參数设置指令下发至所述运动控制单元100，完成后返回至步骤④，若外部输入信号为非參数设置指令，则进入步骤⑥_6。⑥-6步骤S660、判断外部输入信号是否为机床回零指令，若外部输入信号为机床回零指令，则进入回零模式S661，执行机床回零，完成后并返回至步骤④，若外部输入信号为非机床回零指令，则进入步骤⑥_7。⑥-7步骤S670、判断外部输入信号是否为文件管理信息，若外部输入信号为文件管理信息，则进行文件管理S671，将文件导入或导出，文件管理完成后并返回至步骤④，若外部输入信号为非文件管理信息，则进入步骤⑥_8。⑥-8步骤S680、判断外部输入信号是否为程序设定信息，若外部输入信号为程序设定信息，所述人机界面200接受用户程序输入、插入及删除S681，完成后并返回至步骤
④，若外部输入信号为非程序设定信息，则进入步骤⑥_9。⑥-9步骤S690、外部输入信号是否为继续编织指令，若外部输入信号为继续编织指令，则针织机进入运行状态S691，运行完成后并返回至步骤④，若外部输入信号为非继续编织指令，则返回至步骤④。综上所述，本发明所述的控制系统简单、合理，所述人机界面200、机头控制模块110和机床控制模块120内采用了エ业级的ARM芯片，完成用户程序输入及解析。只需按照人机界面200的引导进行编程即可实现针织エ艺中常见的加针、减针、挑孔、扭位、套针等エ艺，无需专门的制版系统，全自动化操作，操作方法简单，大大降低了工人的劳动强度，控制精度高，成本低，生产效率高。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱 离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种全自动针织机的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括运动控制単元和人机界面，所述运动控制单元与人机界面电性连接，所述运动控制单元包括机头控制模块和机床控制模块，所述人机界面、机头控制模块和机床控制模块内均设有ARM芯片；所述机头控制模块电连接第一驱动单元，所述机床控制模块电连接第二驱动单元；所述人机界面控制所述运动控制单元，所述机头控制模块接收所述人机界面的信号后控制所述第一驱动单元运作；所述机床控制模块接收所述人机界面的信号后控制所述第二驱动单元运作。
2.根据权利要求I所述的全自动针织机的控制系统，其特征在于，所述第一驱动单元包括第一驱动电路、度目电机和电磁鉄，所述度目电机和电磁铁均与所述第一驱动电路电性连接，所述第一驱动电路接收所述机头控制模块的信号对所述度目电机和电磁铁进行控制；所述第二驱动单元包括第二驱动电路、摇床电机、罗拉电机、肌针电机和报警指示灯，所述摇床电机、罗拉电机、肌针电机和报警指示灯均与所述第二驱动电路电性连接，所述第二驱动电路接收所述机床控制模块的信号对所述摇床电机、罗拉电机、趴针电机和报警指示灯进行控制。
3.根据权利要求I所述的全自动针织机的控制系统，其特征在于，所述机头控制模块电连接有第一编码器和零位传感器，所述第一编码器实时监测编织过程中机头的位置，所述零位传感器控制上电时机头回零。
4.根据权利要求I所述的全自动针织机的控制系统，其特征在于，所述机床控制模块还电连接有机头控制机构、译码単元和第二编码器，所述机头控制机构包括变频器和机头电机，所述变频器与机头电机电性连接，所述机头电机有带动机头运作；所述译码単元电连接有控制按钮、报警模块和零位输入IO模块，所述控制按钮包括启动按钮和停止按钮。
5.根据权利要求I所述的全自动针织机的控制系统，其特征在于，所述人机界面包括显示器和键盘单元，所述显示器为LCD液晶显示器，所述人机界面与运动控制单元采用CAN总线电性连接。
6.一种全自动针织机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤 ①S100、首先将人机界面、运动控制单元上电； ②、待所述人机界面、机头控制模块、机床控制模块上电后，开始初始化IO和外部设备，对人机界面、机头控制模块和机床控制模块中的參数进行设置； ③、初始化IO完成后，所述人机界面开始下发机床和机头控制參数，通过所述CAN总线与所述运动控制单元进行通信； ④、待所述人机界面将机头和机床的控制參数下发完毕后，判断是否有外部输入信号，若没有外部输入信号，则进入步骤⑤，若有外部输入信号，则进入步骤⑥； ⑤、判断针织机是否在运行状态，针织机处于运行状态时，所述机头控制模块和机床控制模块通过CAN总线接收所述人机界面所下发的指令，开始解析并开始运作；所述机头控制模块通过所述第一驱动电路驱动所述度目电机和电磁铁动作；所述机床控制模块通过所述变频器控制所述机头电机动作，进而带动机头动作，所述机床控制模块通过所述第二驱动电路驱动所述摇床电机、罗拉电机和趴针电机动作，运行后进入步骤⑦；若针织机未处于运行状态时，则返回步骤④； ⑥、对外部输入信号进行判断和处理，待外部输入信号处理完成后返回步骤④； ⑦、判断针织机是否运行结束，若针织机运行结束，则返回至步骤④；若针织机未运行结束，则进入步骤⑧； ⑧、针织机处于未运行结束状态，所述人机界面开始读取程序并下发指令给所述运动控制单元，返回至步骤④。
7.根据权利要求6所述的全自动针织机的控制方法，其特征在于，所述步骤⑥包括以下步骤 ⑥-I、判断外部输入信号是否为报警信号，若外部输入信号为报警信号，则报警指示灯亮，报警且显示报警信息，处理完成后并返回至步骤④，若外部输入信号为非报警信号，则进入步骤⑥_2 ； ⑥-2、判断外部输入信号是否为开关信号，若外部输入信号为开关信号，则处理启动或終止信息，处理完成后并返回至步骤④，若外部输入信号为非开关信号，则进入步骤⑥_3 ； ⑥-3、判断外部输入信号是否为所述人机界面重新下发的參数，若外部输入信号为所述人机界面重新下发的參数，则重新下发參数，完成后并返回至步骤④，若外部输入信号为非所述人机界面重新下发的參数，则进入步骤⑥_4 ； ⑥-4、判断外部输入信号是否为测试指令，若外部输入信号为测试指令，则所述机头控制模块和机床控制模块则执行测试动作，测试动作完成后并返回至步骤④，若外部输入信号为非测试指令，则进入步骤⑥_5 ； ⑥-5、判断外部输入信号是否为參数设置指令，若外部输入信号为參数设置指令，则所述人机界面接收用户输入的參数设置指令并存储设置的參数，将參数设置指令下发至所述运动控制单元，完成后返回至步骤④，若外部输入信号为非參数设置指令，则进入步骤⑥-6 ； ⑥-6、判断外部输入信号是否为机床回零指令，若外部输入信号为机床回零指令，则进入回零模式，执行机床回零，完成后并返回至步骤④，若外部输入信号为非机床回零指令，则进入步骤⑥_7 ； ⑥-7、判断外部输入信号是否为文件管理信息，若外部输入信号为文件管理信息，则进行文件管理，将文件导入或导出，文件管理完成后并返回至步骤④，若外部输入信号为非文件管理信息，则进入步骤⑥_8 ； ⑥-8、判断外部输入信号是否为程序设定信息，若外部输入信号为程序设定信息，所述人机界面接受用户程序输入、插入及删除，完成后并返回至步骤④，若外部输入信号为非程序设定信息，则进入步骤⑥_9 ； ⑥-9、外部输入信号是否为继续编织指令，若外部输入信号为继续编织指令，则针织机进入运行状态，运行完成后并返回至步骤④，若外部输入信号为非继续编织指令，则返回至步骤④。
全文摘要
一种全自动针织机的控制系统和控制方法，控制系统包括运动控制单元和人机界面，运动控制单元与人机界面电性连接，运动控制单元包括机头控制模块和机床控制模块，人机界面、机头控制模块和机床控制模块内均设有ARM芯片；机头控制模块电连接第一驱动单元，机床控制模块电连接第二驱动单元；机头控制模块接收人机界面的信号后控制第一驱动单元运作；机床控制模块接收人机界面的信号后控制第二驱动单元运作。控制系统实现全自动化操作，结构简单，成本较低，控制方法简单，操作方便，本较低，生产效率高。
文档编号G05B19/18GK102621927SQ20121008996
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月30日 优先权日2012年3月30日
发明者张勇, 张国军, 明五一, 李洋, 李海洲, 毛军, 赵少山, 邵新宇, 黄禹 申请人:东莞华中科技大学制造工程研究院, 东莞华科精机有限公司