一种织机控制系统的制作方法

本实用新型涉及织机控制技术，更具体而言，是涉及一种织机控制系统。

背景技术：

目前，随着织机不断的完善进步，市场对于织机控制系统要求也越来高，采用先进的电子技术，利用织机上安装的各种监控传感器对织机的运动和产品质量的自动监测和控制，使得织机的生产效率大大提高，产品质量得到保障，品种适应性大大增加。这就需要电气控制系统的抗干扰能力强、稳定性好、维修方便、故障率低。大多国产控制系统采用了以PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)和低端ARM为核心的控制系统，各功能分单元独立控制，由于控制点太多，控制规模大，接线繁琐，而应用环境又很恶劣，造成系统故障率高，维修困难。

在现有控制系统中，为保证织机引纬电磁阀能够安全可靠打开，一般采用48V电压打开电磁阀，并且现有控制系统中要求信号持续时间为精确的8ms，传统的方法是采用单稳态电路产生8ms的信号，但是单稳态电路容易受到电阻电容精度和温度的影响，导致定时精度不高。

在织机引纬电磁阀的电路中一般多达几十路的电磁阀，这样就需要几十个单稳态电路才能满足现有控制系统中的需要，而其由这几十个单稳态电路组成的控制电路不仅在连接结构上复杂，而且由于单个单稳态电路本身易受电阻电容精度及温度影响导致定时精度不高，这也直接导致了几十个单稳态电路组成的控制电路可靠性变差，并且价格也十分昂贵。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于现有技术中织机引纬电磁阀采用几十个单稳态电路控制导致的可靠性差的问题。

为此，本实用新型提出了一种织机控制系统，利用ARM芯片和FPGA芯 片的资源和特性，使得高低压驱动信号完全在FPGA芯片中实现，不需要任何附加的硬件电路，不受温度和电阻电容精度的影响，保证了引纬的可靠性、稳定性和控制的一致性，同时也简化电路，减少了硬件故障，降低了成本。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种织机控制系统，包括位于织机主控板的主控单元以及引纬控制单元；

所述主控单元包括主控芯片以及分别与所述主控芯片连接的串行通信模块、编码器信号采集模块、第一并行通信模块、输入扫描模块、数据存储模块、状态机模块、控制信号输出模块；

所述引纬控制单元包括辅控芯片以及分别与所述辅控芯片连接的编码器信号检测模块、高低压信号产生模块、第二并行通信模块；

其中，所述第一并行通信模块与所述第二并行通信模块连接，以使得所述主控单元和所述引纬控制单元之间通信连接。

进一步地，所述控制系统还包括多路电磁阀，所述多路电磁阀连接到所述引纬控制单元的所述高低压信号产生模块。

进一步地，所述控制系统还包括人机界面HMI单元，所述人机界面HMI单元连接到所述主控单元的所述串行通信模块。

进一步地，所述控制系统还包括编码器，所述编码器连接到所述主控单元的所述编码信号采集模块以及所述引纬控制单元的所述编码信号检测模块。

进一步地，所述主控单元的主控芯片采用ARM芯片，所述引纬控制单元的辅控芯片采用现场可编程逻辑门阵列FPGA芯片。

进一步地，所述串行通信模块采用所述ARM芯片外设自带的通用同步异步收发机USART模块，所述编码器信号采集模块采用所述ARM芯片外设自带的TIM编码器模块，所述第一并行通信模块采用所述ARM芯片外设自带的可变静态存储控制器FSMC模块。

进一步地，所述ARM芯片与所述数据存储模块之间通过集成电路总线IIC连接。

进一步地，所述ARM芯片与所述FPGA芯片通过所述FSMC并行总线连 接。

进一步地，所述ARM芯片与所述HMI单元之间通过RS485串口连接。

进一步地，所述主控芯片通过所述状态机模块控制所述控制信号输出模块输出信号。

实施本实用新型提供的织机控制系统，可以达到以下有益效果：

本实用新型中，通过位于织机主控板的主控单元以及引纬控制单元；该主控单元包括主控芯片以及分别与主控芯片连接的串行通信模块、编码器信号采集模块、第一并行通信模块、输入扫描模块、数据存储模块、状态机模块、控制信号输出模块；该引纬控制单元包括辅控芯片以及分别与辅控芯片连接的编码器信号检测模块、高低压信号产生模块、第二并行通信模块；其中，该第一并行通信模块与该第二并行通信模块连接，以使得该主控单元和引纬控制单元之间通信连接。由此可知，通过高低压信号产生模块控制高低压驱动信号，从而不需要附加的硬件电路，不受温度和电阻电容精度的影响，保证了引纬的可靠性、稳定性和控制的一致性，同时也简化电路，减少了硬件故障，降低了成本。

附图说明

图1为本实用新型中织机控制系统一个实施例示意图；

图2为本实用新型中织机控制系统中主控单元一个实施例示意图；

图3为本实用新型中织机控制系统中引纬控制单元一个实施例示意图；

图4为本实用新型中织机控制系统另一实施例示意图；

图5为本实用新型中织机控制系统中引纬控制单元另一实施例示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属 于本实用新型保护的范围。

如图1所示，图1为本实用新型中织机控制系统一个实施例，在该实施例中，该织机控制系统可以包括位于织机主控板10上的主控单元20以及引纬控制单元30。其中，如图2所示，主控单元20可以包括一个或多个主控芯片201，这里以一个主控芯片201为例进行说明，然而不应构成对本实用新型的限定，以及分别和主控芯片201连接的串行通信模块202、编码器信号采集模块203、第一并行通信模块204、输入扫描模块205、数据存储模块206、状态机模块207、控制信号输出模块208；如图3所示，引纬控制单元30可以包括一个或多个辅控芯片301，此处以一个辅控芯片301为例进行说明，然而也不应构成对本实用新型的限定，以及分别和辅控芯片301连接的编码器信号检测模块302、高低压信号产生模块303、第二并行通信模块304。

需要说明的是，该主控单元20以及引纬控制单元30可以是安装在织机主控板10上的，并且主控单元20中第一并行通信模块204可以和引纬控制单元30中第二并行通信模块304连接，以实现主控单元20和引纬控制单元30之间通信连接，实现数据传输。

需要说明的是，本实用新型中，上述串行通信模块202、编码器信号采集模块203、第一并行通信模块204、输入扫描模块205、数据存储模块206、状态机模块207以及控制信号输出模块208可以是作为功能模块集成于主控芯片201中，也可以是作为实体模块与主控芯片201进行连接；上述编码器信号检测模块302、高低压信号产生模块303、第二并行通信模块304可以是作为功能模块集成于辅控芯片301中，也可以是作为实体模块与辅控芯片301进行连接，具体此处不做限定。

本实用新型中，该主控单元20中的主控芯片201可以采用ARM(Advanced RISC Machines，高级精简指令集处理器)芯片，该引纬控制单元30中的辅控芯片301可以采用FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)芯片。

当主控芯片201采用ARM芯片时，其可以是采用以ST半导体的STM32F205为核心的ARM芯片。并且，上述数据存储模块206可以是采用 Atmel AT24C128C用来存储数据，且该Atmel AT24C128C和该STM32F205可以是通过IIC(Inter-Integrated Circuit，集成电路总线)连接。该串行通信模块202可以是采用ARM芯片外设自带的USART(Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter，通用同步异步收发机)模块，该编码器信号采集模块203可以是采用ARM芯片外设自带的TIM通用定时器编码器模块，该第一并行通信模块204也可以是采用ARM芯片外设自带的FSMC(Flexible Static Memory Controller，可变静态存储控制器)模块。上述ARM芯片外设自带的模块可以是与ARM芯片共同焊接在同一电路板上的实体模块，也可以是与ARM芯片一同安装在织机控制板上的实体模块，具体此处不做限定。

如图4所示，在本实用新型中，ARM芯片(即主控芯片201)和FPGA芯片(即辅控芯片301)之间的通信连接可以是通过第一并行通信模块204与第二并行通信模块304之间连接的FSMC并行总线连接并进行数据交互。并且，ARM芯片还可以与HMI(Human Machine Interface，人机界面)单元40通讯实现外部的数据通讯，该ARM芯片可以通过串行通信模块202与HMI单元40连接，且ARM芯片可以是通过RS485串口与HMI单元40连接。

其中，在织机控制系统中，ARM芯片的功能可以包括：ARM芯片与HMI单元40采用RS485串口串行连接进行数据通讯，可以实现系统控制参数、引纬参数、花样参数设置，班产数据、控制指令的传递；通过编码器信号采集模块203对编码器采集到的A/B/Z信号进行处理，可以实现织机角度位置信息的处理；与FPGA芯片的数据交互可以通过FSMC并行总线传递引纬参数；通过输入扫描模块205可以实时扫描处理织机外设输入的输入信号。

而在ARM芯片的主控功能中，可以实现该织机控制系统的数据处理、控制功能，包括但不限于：角度处理、自动补纬、变频超启动、催款处理、油泵润滑、纬纱采样、落布处理、探纬采样、班产数据、按键处理、织机探纬、掉电检测、故障检测、花色选色、纬密切换、自动抽纬等。

并且，在该织机控制系统中，前述数据存储模块206可以存储该织机控制系统中默认参数、花样参数、引纬参数、系统参数、引纬指令以及其他参数， 而基于采用Atmel AT24C128C该数据存储功能模块206还可以实现织机控制系统中数据的掉电存储；前述状态机模块207可以采用QP(Quantum Platform，量子平台)状态机框架，可以实现织机控制系统中运转流程的控制；前述控制信号输出模块208可以受该QP状态机框架的控制相应地控制输出信号。

需要说明的是，上述主控单元中的输入扫描模块205可以是I/O(Input/Output，输入/输出)输入模块，控制信号输出模块208可以是I/O输出模块。利用该I/O输入模块，ARM芯片可以接收到织机外设输入的输入信号，包括：急停、停车、快车、正点、反点按钮信号、断经检测信号、绞边检测信号、废边检测信号、马达过热保护信号、制动器过热保护信号、红外光幕信号、油压检测信号、接近开关信号、行程开关信号、油位异常信号、张力异常信号、选色信号、纬密信号、停撬信号、空纬信号、伺服反馈信号、变频器故障信号、提花限制信号、多臂限制信号、数字探纬反馈信号、储纬器纬完信号、电子剪刀反馈信号、掉电信号、电池低电压信号等。

利用该I/O输出模块，ARM芯片向织机外设输出的输出信号可以包括：伺服控制信号、卷四色指示灯信号、制动器高低压控制信号、主电机控制信号、探纬使能信号、电子剪刀使能信号、接触器控制信号、电子多臂控制信号、电子提花控制信号、电子绞边控制信号、电子平综控制信号、油泵控制信号、变频超启动控制信号、验布灯控制信号等。

可以理解的是，上述织机外设可以包括：电子绞边、电子多臂、接触器、制动器、指示灯、拓展外设、伺服电机、数字探纬、电子剪刀、电子平综、电子提花、油泵等。

由此可知，ARM芯片的主控功能主要是可以实现系统参数处理、参数传递、参数存储、多功能处理、I/O输入信号处理、I/O输出信号控制、以及状态事件控制，其中，主控功能的QP状态机框架主要实现织机的工艺控制。

其中，在织机控制系统中，FPGA芯片的功能可以包括：在FPGA芯片中可以采用第二并行通信模块304与ARM芯片中的第一并行通信模块204通过FSMC并行总线连接，该FSMC并行总线可以包括数据总线、地址总线、RD(读取)总线以及WE(写入)总线。

并且，在FPGA芯片中可以集成编码器信号检测模块302，该编码器信号检测模块302可以与织机中编码器相连接并接受编码器上传的A/B/Z信号，需要说明的是，该编码器可以和与ARM芯片连接的编码器为同一编码器，具体此处不做限定。

如图5所示，通过FSMC并行总线，FPGA芯片可以接收到ARM芯片处理完成的数据并配合ARM芯片输入的选色信号，在该FPGA芯片控制高低压信号产生模块303生成对应的高低压信号控制多路电磁阀50之前，该FPGA芯片可以处理得到对应的角度参数，并输出对应的角度参数至FPGA芯片中各个信号产生模块，其中，该各个信号产生模块可由FPGA芯片结合软件代码实现，也可以是与该FPGA芯片连接的外部功能模块。

例如：FPGA芯片接收到ARM芯片处理完成的第一引纬角度、选色1引纬角度至选色8引纬角度等，并配合ARM芯片输入的选色信号，FPGA芯片可以将处理得到角度参数输出给第一纬信号产生模块、选色1信号产生模块至选色8信号产生模块。

可以理解的是，上述各个信号产生模块可以将生成的信号传输至FPGA芯片中花色多路选择模块，该花色多路选择模块可由FPGA芯片结合软件代码实现，或者可以是与该FPGA芯片连接的外部功能模块。该花色选择模块该FPGA芯片可以支持8色的选色信号以及不同引纬角度的处理。并且，基于FPGA芯片中编码器信号检测模块302处理A/B/Z信号得到的织机角度，FPGA芯片可以实时更新当前选色模式下对应的角度参数。

之后，通过比对织机模式和引纬电磁阀组合模式，FPGA芯片可以控制该FPGA芯片中状态多路选择模块产生对应的电磁阀打开关闭信号，其中，需要说明的是，该状态多路选择模块可由FPGA芯片结合软件代码实现，或者也可以是与该FPGA芯片连接的外部功能模块，该织机模式可以由ARM芯片发送至FPGA芯片中，而该引纬电磁阀组合模式可以是预先内置FPGA芯片中的，具体此处不做限定。

最后，如图5所示，通过高低压信号产生模块303，比较需要打开的电磁阀的占空比及高压时间，输出相应的多组电磁阀信号至多路电磁阀50，其中， 该高低压信号产生模块303可以接收ARM芯片发送的电磁阀预激磁时间，控制多路电磁阀的打开关闭。该高低压信号产生模块303可以生成高压打开单稳态信号控制电磁阀打开，生成低压保持PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号控制电磁阀关闭。并且，需要说明的是，该高低压信号输出模块303可以输出最多为48路PWM可调占空比、可调频率、可调高压时间的电磁阀控制信号，即多路电磁阀50可以最多为48路电磁阀；能够满足织机在速度为1800r/min的情况下打开角度、关闭角度、高压时间的精准控制。

该高低压信号产生模块303生成的高压打开单稳态信号以及低压保持PWM信号即高低压驱动信号，通过高低压驱动信号完全在FPGA芯片中的实现，不需要任何附加的硬件电路，不受温度和电阻电容精度的影响，保证了引纬的可靠性、稳定性和控制的一致性，同时也简化电路，减少了硬件故障，降低了成本。

需要说明的是，FPGA芯片还可以接收到ARM芯片发送的慢引纬指令、引一纬指令以及阀试验指令，并输出给该FPGA芯片中对应的慢引纬信号产生模块、引一纬信号产生模块以及电磁阀测试信号产生模块，由此控制状态多路选择模块产生对应的电磁阀打开关闭信号。该状态多路选择模块可以支持正常运行状态、慢引纬状态、引一纬状态、测试状态。

需要说明的是，FPGA芯片还可以接收ARM芯片发送的挡纱针预激磁时间配合选色信号来控制织机储纬器的挡纱针。

需要说明的是，本实施例中，在织机控制系统中，人机界面HMI单元40还可以与下送经伺服、上送经伺服、卷取伺服、机外卷伺服、主机变频器、数字探纬板、电子多臂板、电子剪刀板、储纬器等通过RS485串口通信连接进行数据交互。

实施本实用新型提供的织机控制系统，具有以下有益效果：通过位于织机主控板10的主控单元20以及引纬控制单元30，该主控单元20包括主控芯片201以及分别与主控芯片201连接的串行通信模块202、编码器信号采集模块203、第一并行通信模块204、输入扫描模块205、数据存储模块206、状态机模块207、控制信号输出模块208；该引纬控制单元30包括辅控芯片301以及 分别与辅控芯片301连接编码器信号检测模块302、高低压信号产生模块303、第二并行通信模块304；其中，该第一并行通信模块204与第二并行通信模块304连接，以使得该主控单元20和引纬控制单元30之间通信连接。由此可知，通过引纬控制单元30中高低压信号产生模块303，可以使得高低压驱动信号完全在引纬控制单元30中实现，不需要附加的硬件电路，不受温度和电阻电容精度的影响，保证了引纬的可靠性、稳定性和控制的一致性，同时也简化电路，减少了硬件故障，降低了成本。

并且，本实用新型针对现有技术的不足，以及未来织机控制系统发展的需要，提供了具有结构简单、功能全面、智能化、高速、高效、节能、系统稳定的织机控制系统方案。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。