专利名称：具有多cpu结构的高速工业缝纫机控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及工业缝纫机的控制领域，具体指一种具有多CPU结构的高速工业缝纫机控制
系统。
背景技术：
随着工业生产技术的提高，生产型企业的利润和其设备的生产速度有着密切的联系。各 个行业都在不断地改善设备的运行速度，以提高生产速率从而获得更多的利润，在皮革加工 行业同样是这种情况。现行中的工业缝纫机的控制系统要么速度很慢，要么价格非常贵，又
或是缝制的线条或者图案效果不理想。而利用多CPU结构的高速工业缝紉机控制系统不仅价
格便宜，而且速度很快，通过对软件的优化，能够准确的缝制各种复杂的线条和图案，使生
产效率大幅度提高.。
目前在国内外有很多关于工业缝纫机控制系统的文献和产品。公开号为CN101012604的 中国专利文献，公开了一种名称为《工业缝纫机电脑控制系统》发明专利，该发明采用模块 单元化结构，各单元内部相对独立、自成体系，集成化程度高，可以根据工业缝纫机主机的 不同，灵活配置相应的部件构成系统。该发明专利申请的不足之处在于采用单个的CPU控制， CPU的工作量大，速度不够快，而且成本也很高。
发明内容
为了解决工业缝纫机控制系统的速度慢以及价格昂贵的问题、缝制的效果不理想等问 题，本发明提供了一种具有多CPU结构的高速工业缝纫机控制系统。
本发明的一种具有多CPU结构的高速工业缝纫机控制系统，包括主控CPU (1)、辅控 CPU (2)、辅控CPU (3)、存储器(4)、位置传感器(5)、主轴伺服电机(6)、 X轴步进电 机(7)、 Y轴步进电机(8)、开关量输入开关量输出(9)、踏板(10)、车头输入输出控制板 (11)、液晶花样打版器(12)、控制面板(13)、开关电源(14)，其中主控CPU (1)、辅 控CPU (2)、辅控CPU (3)、车头输入输出控制板(11)和液晶花样打版器(12)组成本发 明的控制单元，存储器(4)用于存放系统软件，以及系统运行中生成的各种数据文件，主轴 位置传感器(5)对机针进行定位，由主轴伺服电机(6)、 X轴步进电机(7)、 Y轴步进电机 (8)组成本发明的运动单元，由控制面板(13)组成本发明的的操作显示单元，由开关电源 (14)构成本发明的供电单元，开关量输入输出(9)和踏板(10)为系统的辅助动作单元。位置传感器(5)分别连接到主控CPU (1)、辅控CPU (2)和辅控CPU (3)上，主轴 伺服电机(6)分别与主控CPU (1)、辅控CPU (2)和辅控CPU (3)互连，主控CPU (1) 通过辅控CPU (2)连接到X轴步进电机(7)，主控CPU (1)通过辅控CPU (3)连接到Y 轴步进电机(8)，其中主控CPU (1)分别与辅控CPU (2)和辅控CPU (3)互连，开关量 输入开关量输出(9)和踏板(10)分别与主控CPU (1)互连，主控CPU (1)分别连至车 头输入输出控制板(11)、液晶花样打版器(2)和控制面板(13)。
存储器(4)可以是焊接到主控CPU (1)上的内存，也可以是连接到主控CPU (1)的 SD存储卡。
主控CPU (1)通过数据总线DB15、 DB25连接至车头输入输出控制板(11)，而液晶花 样打版器(12)和控制面板(13)与主控CPU (1)的连接是通过车头输入输出控制板(11) 转接的。
主控CPU (1)与辅控CPU (2)、辅控CPU (3)的通信是通过对SPI协议的读写来实现的。
主轴位置传感器(5)和主轴伺服电机〔6)不仅连接到主控CPU (1)上，也同时连接 到辅控CPU (2)和辅控CPU (3)上。
开关电源(14)为主控CPU (1)、辅控CPU (2)和辅控CPU (3)提供电源。
主控CPU (O的软件部分主要是针对与其连接的设备包括主轴位置传感器(5)、主轴 伺服传感器(6)、开关量输入输出(9)、踏板(10)、车头输入输出控制板的控制和通信，以 及对存储器(4)的读写。其软件的工作流程是对主控CPU (1)上电后开始初始化，系统 初始化完成后对上次操作的数据进行恢复并开始装配新的数据，装配的内容主要是与主控 CPU (1)相连的设备的数据。配置完成后，系统进入工作状态，如果需要进行打版器通信则 进行通信指令的执行，包括有数据的读写、数据的修改以及参数的设定，打版器主要是针对 花样打版的一些数据、参数设定以及与I/O 口通信；如果不需要进行打版器通信则进行操作 板的通信指令执行，操作板的通信指令主要包括标准界面操作、展开目录视窗、显示资料设 定的输入界面、显示移动键的输入界面和显示资料输入的目录等，操作板主要针对打版器的 设定参数进行花样缝制；如果不需要进行操作板通信则启动自动运行操作进行花样的自动运 行；如果不启动自动运行，开始读取时钟、温度、电压等的状态开始下一次的工作状态的运 行，即又回到打版器通信部分进行操作。
辅控CPU (2)和辅控CPU (3)的功能大致相同，此处仅以辅控CPU (2)的软件的工 作流程做以介绍。辅控CPU (2)的软件部分主要针对X轴步进电机(7)， X、 Y轴的比例进 行操作和控制，以及接收主控CPU (1)的指令。其工作流程是对辅控CPU (2)上电后开始初始化操作，系统初始化后进入中断系统，此时要对伺服编码器进行检测，如果不需要中 断或者伺服编码器检测完毕则进行与主控CPU的通信，如果没办法通信回到中断系统重新对 伺服编码器进行检测，如果可以通信则进行X轴运行、X和Y轴的比例运行以及主控CPU 读取伺服编码器的操作，之后回到中断系统进行循环动作。
由于本发明中采用了多CPU结构，与各个单元的通信、数据存取及主轴伺服电机的控制 由主控CPU (1)完成，将要求反应速度快、计算工作量多的部分交由辅控CPU (2)和辅控 CPU (3)完成，减轻了主控CPU的负荷，提高了工业缝纫机的运行速度，并且单片机的价 格十分便宜，从而也降低了整个控制系统的成本。
图1是本发明多CPU结构的高速工业缝纫机控制系统的总体结构框图； 图2是本发明多CPU结构的高速工业缝纫机控制系统的主控CPU (1)的软件流程图； 图3是本发明多CPU结构的高速工业缝纫机控制系统的辅控CPU (2)的软件流程图； 图4是本发明多CPU结构的高速工业缝纫机控制系统的辅控CPU (3)的软件流程图。 图中，l.主控CPU 2.辅控CPU 3.辅控CPU 4.存储器5.主轴位置传感器6.主轴伺
服电机7.X轴伺服电机8.Y轴伺服电机9.开关量输入输出10.踏板ll.车头输入输出
控制板12.液晶花样打版器13.控制面板14开关电源
具体实施例方式
下面通过具体的实施例，结合附图，对本发明多CPU结构的高速工业缝纫机控制系统进 行进一步的描述。
本发明一种具有多CPU结构的高速工业缝纫机控制系统，包括
主控CPU (1)、辅控CPU (2)、辅控CPU (3)、车头输入输出控制板(11)和液晶花样 打版器(12)组成本发明的控制单元。控制单元为本系统的核心，主控CPU (1)采用32位 微控制器，该CPU内核含有Flash存储器、RAM存储器以及内部总线加速器架构等，从硬件 上实现了主控CPU (1)要求的快速运算的目的。
辅控CPU (2)和辅控CPU (3)采用32位微控制器，是一款专为嵌入式应用而开发的 内核微控制器。在实时性、运算速度都能表现优越的性能，整个产品系列具有脚到脚、外设 和软件的高度兼容性。
主轴伺服电机(6)、 X轴步进电机(7)、 Y轴步进电机(8)组成本发明的运动单元，是 整个系统的动作执行单元。存储器(4)用于存放系统软件，以及系统运行中生成的各种数据 文件；主轴位置传感器(5)对机针进行定位，传感器我们采用霍尔传感器；控制面板(13) 组成本发明的的操作显示单元，我们采用了液晶显示屏，由采用S-250-24型开关电源(14)
5构成本发明的供电单元，由光耦隔离式开关量输入输出(9)和踏板(10)为系统的辅助动作 单元。
本发明的一种具有多CPU结构的高速工业缝纫机控制系统的总体结构框图如图1所示。 位置传感器(5)分别连接到主控CPU (1)、辅控CPU (2)和辅控CPU (3)上，主轴伺服 电机(6)分别与主控CPU (1)、辅控CPU (2)和辅控CPU (3)互连，主控CPU (1)通 过辅控CPU (2)连接到X轴步进电机(7)，主控CPU (1)通过辅控CPU (3)连接到Y轴 步进电机(8),其中主控CPU (1)分别与辅控CPU (2)和辅控CPU (3)互连，这样做的 原因是让辅控CPU (2)和辅控CPU (3)去分担主控CPU (1)的部分通信，减轻主控的负 荷；开关量输入开关量输出(9)和踏板(10)分别与主控CPU (1)互连，提供本系统的辅 助动作单元；主控CPU (1)通过数据总线DB15、 DB25连接至车头输入输出控制板(11)， 液晶花样打版器(12)与主控CPU (1)的连接是通过车头输入输出控制板(11)转接的； 主控CPU (1)连接至操作显示单元的控制面板(13);开关电源(14)连接至整个主控制器， 分别为主控CPU (1)、辅控CPU (2)和辅控CPU (3)供电。
主控CPU (1)的软件部分主要是针对与其连接的设备包括主轴位置传感器(5)、主轴 伺服电机(6)、开关量输入输出(9)、踏板(10)、车头输入输出控制板的控制和通信，以及 对存储器(4)的读写。如图2所示为主控CPU (1)的软件流程图。对主控CPU (1)上电 后开始初始化，系统初始化完成后对上次操作的数据进行恢复并开始装配新的数据，装配的 内容主要是与主控CPU (1)相连的设备的数据。配置完成后，系统进入工作状态，如果需 要进行打版器通信则进行通信指令的执行，包括有数据的读写、数据的修改以及参数的设定， 打版器主要是针对花样打版的一些数据、参数设定以及与I/O 口通信；如果不需要进行打版 器通信则进行操作板的通信指令执行，操作板的通信指令主要包括标准界面操作、展开目录 视窗、显示资料设定的输入界面、显示移动键的输入界面和显示资料输入的目录等，操作板 主要针对打版器的设定参数进行花样缝制；如果不需要进行操作板通信则启动自动运行操作 进行花样的自动运行；如果不启动自动运行，开始读取时钟、温度、电压等的状态开始下一 次的工作状态的运行，即又回到打版器通信部分进行操作。
辅控CPU (2)的软件部分主要针对X轴步进电机(7)， X、 Y轴的比例进行操作和控制， 以及接收主控CPU (1)的指令。如图3所示为辅控CPU (2)的软件流程图。对辅控CPU (2)上电后开始初始化操作，系统初始化后进入中断系统，此时要对伺服编码器进行检测， 如果不需要中断或者伺服编码器检测完毕则进行与主控CPU的通信，如果没办法通信回到中 断系统重新对伺服编码器进行检测，如果可以通信则进行X轴运行、X和Y轴的比例运行以 及主控CPU读取伺服编码器的操作，之后回到中断系统进行循环动作。辅控CPU (3)的软件部分主要针对Y轴步进电机(8)， X、 Y轴的比例进行操作和控制， 以及接收主控CPU (1)的指令，与辅控CPU (2)不同的是辅控CPU (3)做操作的Y轴是 按梯形运行的。如图4所示为辅控CPU (3)的软件流程图。对辅控CPU (3)上电后开始初 始化操作，系统初始化后进入中断系统，此时要对伺服编码器进行检测，如果不需要中断或 者伺服编码器检测完毕则进行与主控CPU的通信，如果没办法通信回到中断系统重新对伺服 编码器进行检测，如果可以通信则进行Y轴梯形运行、X和Y轴的比例运行以及主控CPU 读取伺服编码器的操作，之后回到中断系统进行循环动作。
权利要求
1.具有多CPU结构的高速工业缝纫机控制系统，包括主控CPU(1)、辅控CPU(2)、辅控CPU(3)、存储器(4)、主轴位置传感器(5)、主轴伺服电机(6)、X轴步进电机(7)、Y轴步进电机(8)、开关量输入开关量输出(9)、踏板(10)、车头输入输出控制板(11)、液晶花样打版器(12)、控制面板(13)、开关电源(14)，其特征在于控制系统采取多CPU的结构；其中位置传感器(5)分别连接到主控CPU(1)、辅控CPU(2)和辅控CPU(3)上，主轴伺服电机(6)分别与主控CPU(1)和辅控CPU(2)互连，主控CPU(1)通过辅控CPU(2)连接到X轴步进电机(7)，主控CPU(1)通过辅控CPU(3)连接到Y轴步进电机(8)，其中主控CPU(1)分别与辅控CPU(2)和辅控CPU(3)互连，开关量输入开关量输出(9)和踏板(10)分别与主控CPU(1)互连，主控CPU(1)分别连至车头输入输出控制板(11)、液晶花样打版器(2)，主控CPU(1)与控制面板(13)相连。
2. 根据权利要求1所述的具有多CPU结构的高速工业缝纫机控制系统，其特征在 于所述主控CPU (1)通过数据总线DB15、 DB25连接至车头输入输出控制板(11)， 液晶花样打版器(12)与主控CPU (1)的连接是通过车头输入输出控制板(11)转接的。
3. 根据权利要求1所述的具有多CPU结构的高速工业缝纫机控制系统，其特征在 于主控CPU (1)与辅控CPU (2)、辅控CPU (3)的通信是通过对SPI协议的读写来 实现的。
4. 根据权利要求1所述的具有多CPU结构的高速工业缝纫机控制系统，其特征在 于主轴位置传感器(5)不仅连接到主控CPU (1)上，也同时连接到辅控CPU (2)和 辅控CPU (3)上。
5. 根据权利要求1所述的具有多CPU结构的高速工业缝纫机控制系统，其特征在 于所述的开关电源(14)为主控CPU (1)、辅控CPU (2)和辅控CPU (3)提供电源。
全文摘要
一种具有多CPU结构的高速工业缝纫机控制系统，包括由主控CPU、辅控CPU、车头输入输出控制板和液晶花样打版器组成本发明的控制单元，存储器用于存放系统文件，主轴位置传感器对机针进行定位，由主轴伺服电机、X轴步进电机、Y轴步进电机组成本发明的运动单元，由控制面板组成本发明的操作显示单元，由开关电源构成本发明的供电单元，开关量输入输出和踏板为系统的辅助动作单元。本发明主要在控制单元采用了多CPU结构，与各个单元的通信、数据存取及主轴伺服电机的控制由主控CPU完成，将要求反应速度快、计算工作量多的部分交由两个辅控CPU完成，减轻了主控CPU的负荷，提高了工业缝纫机的运行速度，并且单片机的价格十分便宜，从而也降低了整个控制系统的成本。
文档编号D05B19/00GK101629361SQ20091004094
公开日2010年1月20日 申请日期2009年7月8日 优先权日2009年7月8日
发明者欧阳清江, 陈浩文, 韦炳林, 飞 麦 申请人:广州市麦氏电子科技有限公司