专利名称：基于多总线架构的圆纬机编织机构控制装置的制作方法
技术领域：
本发明属于针织机械数控技术领域，尤其是涉及一种圆纬机编织机构控制装置。
背景技术：
随着高新技术在圆纬机中的应用，圆纬机呈现出自动化、智能化的发展方向。目前国内圆纬机生产厂家主要依托于国外的技术，与当今先进技术还存在较大差距，因此发展国内圆纬机控制系统具有重要意义。为了提高其自动化程度以及控制速度，就需要相应地控制系统的实时性和扩展性，同时保证高可靠性。圆纬机编织机构控制装置的控制对象主要为气阀和步进电机气阀控制单元实现纱嘴气阀、选针气阀和三角气阀的控制；电机控制单元实现密度电机的控制。
发明内容为了克服现有的纬机编织机构控制装置的自动化程度较低、实时性和扩展性较差的不足，本实用新型提供一种提高自动化程度、实时性和扩展性良好的基于多总线架构的圆纬机编织机构控制装置。本实用新型为了解决上述技术问题采用的技术方案为一种基于多总线架构的圆纬机编织机构控制装置，所述圆纬机编织机构控制装置包括主控芯片、CAN总线、485总线、用于控制圆纬机编织机构的气阀的气阀控制板和用于控制圆纬机编织机构的密度电机的电机控制板，所述主控芯片通过主CAN收发器与CAN总线连接，所述CAN总线通过从CAN收发器与气阀控制板连接；所述主控芯片同时通过主RS485收发器与485总线连接，所述485总线通过从RS485收发器与电机控制板连接。进一步，所述从CAN收发器有两个，一块气阀控制板与沙嘴气阀连接，另一块气阀控制板同时与选针气阀、三角气阀连接。所述从RS485收发器有六个，每块电机控制板均与密度电机连接。本发明具有的有益效果是通过采用的ARM设计方案，提高了圆纬编织机构控制系统的自动化程度，通过采用了多总线的架构设计，极大的提高了圆纬编制机构控制系统的实时性能、可靠性和扩展性。
图1是本发明基于多总线架构的圆纬机编织机构控制装置原理框图。图2a为CAN命令解析框图，图2b为RS485命令解析框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明。参照图1和图2，一种基于多总线架构的圆纬机编织机构控制装置，基于ARM群和多总线，该控制装置控制对象主要为气阀和电机。气阀控制单元实现纱嘴气阀、选针气阀和三角气阀的控制；电机控制单元实现密度电机的控制。气阀控制板通过2路CAN总线与主 控制器进行通信，其中一路CAN总线挂载3块气阀控制板，另一路为6块；6块密度电机控 制板通过6路RS485总线与主控制器进行通信。每个气阀控制板包含64路气阀驱动单元； 每个密度电机驱动板包含6路密度电机驱动单元。他们都接受主控制器的指令来控制相应 的驱动单元。本发明提供的装置包括=(I)ARM处理器模块、(2)RS-485通讯模块、(3)CAN 通讯模块、(4)步进电机驱动模块、(5)气阀驱动模块。[0013]本实施例中，采用ST公司基于Cortex M3内核的STM32系列芯片作为系统主控核 心，利用STM32F207和STM32F103构成上下两层控制架构，有效减少硬件成本，提高产品性 价比。通过对CAN总线和RS485总线多节点通讯可行性分析，分别提出了圆纬机编织机构 控制系统CAN总线和RS485总线通讯构架。该控制系统以多总线多节点方式进行各个控制 单元间的数据通信，满足了圆纬机运行时通信的高实时性与高可靠性要求，完善了圆纬机 的控制功能，充分提高了圆纬机控制系统的稳定性和扩展性。[0014]主板采用STM32F207作为主控芯片，该芯片为32位Cortex_M3内核，最高工作频 率可达120MHz。密度电机板和气阀控制板都采用另一系列的STM32F103作为控制核心，也 为32位Cortex-M3内核，最高工作频率可达72MHz。这两种芯片都集成有UART模块和CAN 控制器，从而简化了外围硬件电路设计，同时高集成度有利于提高系统的实时性能。在通讯 信道上，主板与密度电机板的总线通讯采用SP490E作为RS485总线收发器，主板与气阀控 制板的总线通讯采用TJA1050作为CAN收发器。为了满足工业设计的电气安全规范，采用了 东芝公司的TLP2116高速光耦，以进行电气隔离，也保证了 485总线和CAN总线通信波特率 都可以达到1Mbps，满足了系统的高实时性要求。通讯线缆选择了高品质的五类双绞线，极 大的提高了抗干扰能力，保证通讯可靠性。另外，在总线设计上采用了多节点设计的方案， 使得系统有更好的可扩展性。[0015]在硬件设计上，系统采用集成步进电机驱动芯片BD63860对密度电机进行驱动控 制，简化了步进电机驱动的控制方案，使得电机板主控芯片STM32F103有更多的时间处理 485总线通讯和工艺上的优化。气阀控制板采用NPN型三极管TIP122作为开关电磁气阀 的驱动元件，有利于在单个控制单元控制更多的气阀。在软件设计上，对485进行通信帧 的包装，设计了相应的通讯协议，减少无用的冗余字节，保证了密度电机控制指令的高效传 输。协议规定对485通信的数据进行CRC校验，极大的保证的通讯可靠性，进而提高编织工 艺的精度。由于气阀是通过电磁线圈来控制的，高压导通时电流较大，故采用“高压导通和 PWM保持”的方案以达到气阀驱动电路线圈发热量、减少功耗的目的。[0016]结合附图1、2，以下详述本发明基于多总线架构的圆纬机编织机构控制装置的控 制方法[0017]第一步，主控制器和下层控制器根据程序做好初始配置工作。[0018]第二步，主控制器STM32F207将定义好的指令发至对应的CAN总线或485总线上。[0019]第三步，对应总线上的气阀控制板或密度电机控制板接受到总线上的数据。[0020]第四步，控制板的控制器STM32F103对接收到的数据进行解析。其中，气阀控制板 在当判断本地为目标地址后，根据图2a解析出对于控制指令，并根据该指令控制对应的气 阀控制单元执行对应的气阀驱动动作；密度电机控制板先进行CRC冗余校验，无误后根据 图2b进行指令解析，并控制相应的密度电机驱动单元执行对应的步进电机驱动动作。[0021]第五步，重复二、三、四步。
权利要求1.一种基于多总线架构的圆纬机编织机构控制装置，其特征在于所述圆纬机编织机构控制装置包括主控芯片、CAN总线、485总线、用于控制圆纬机编织机构的气阀的气阀控制板和用于控制圆纬机编织机构的密度电机的电机控制板，所述主控芯片通过主CAN收发器与CAN总线连接，所述CAN总线通过从CAN收发器与气阀控制板连接；所述主控芯片同时通过主RS485收发器与485总线连接，所述485总线通过从RS485收发器与电机控制板连接。
2.如权利要求1所述的基于多总线架构的圆纬机编织机构控制装置，其特征在于所述从CAN收发器有两个，一块气阀控制板与沙嘴气阀连接，另一块气阀控制板同时与选针气阀、三角气阀连接。
3.如权利要求1或2所述的基于多总线架构的圆纬机编织机构控制装置，其特征在于所述从RS485收发器有六个,每块电机控制板均与密度电机连接。
专利摘要一种基于多总线架构的圆纬机编织机构控制装置，所述圆纬机编织机构控制装置包括主控芯片、CAN总线、485总线、用于控制圆纬机编织机构的气阀的气阀控制板和用于控制圆纬机编织机构的密度电机的电机控制板，所述主控芯片通过主CAN收发器与CAN总线连接，所述CAN总线通过从CAN收发器与气阀控制板连接；所述主控芯片同时通过主RS485收发器与485总线连接，所述485总线通过从RS485收发器与电机控制板连接。本实用新型提供一种提高自动化程度、实时性和扩展性良好的基于多总线架构的圆纬机编织机构控制装置。
文档编号G05B19/418GK202837963SQ20122017900
公开日2013年3月27日 申请日期2012年4月24日 优先权日2012年4月24日
发明者史伟民, 彭来湖, 汤炜, 未印, 杨敏, 陈春松 申请人:浙江理工大学