基于自动控制系统的高速剑杆织机设计与研究

一、控制系统总体组成及特点

本设计中微处理器采用Philips的16位微机P51XA-S3，Philips的XA（扩展结构）使用当今高速微处理器通用的寄存器-寄存器的结构，能提供最好的性价比。

二、程序设计

1.软件总体框架。软件的总体方案采用模块化编程思想，首先分析织造运动过程，在程序设计时做到组件化、模块化。软件的总体流程如图2所示。主程序入口后，微处理器CPU初始化，存储器PSD初始化，等到主板上电指示灯闪烁后，看门狗程序检测，并对各种中断资源进行初始化操作，串口0、1相关的RAM初始化，从PSD保存的数据区拷贝原先设置的面板参数，并对织机输出清0初始化，再对操作面板进行初始化，显示设置选择菜单，操作人员可以根据织机的工作情况设置面板参数，读取面板寄存12～17，得到面板参数，开启织机运行循环。剑杆织机具有五大运动:开口，引纬，打纬，送经和卷取。织机运动控制的整体思路:在织机正常停车状态时不断地检测输入信号，产生相应的运动状态，输入信号有:点动、启动、盘车、正寻纬、反寻纬等，输入信号都是暂态，必须由软件置相应标志位保存，直到相应的运动状态完成后再由软件清除。

2.中断处理。图1为光电编码器中断流程图。

3.循环检测模块。图2为织机停车状态循环检测模块。在该模块中首先清零织机各种运动状态标志位，打开所有中断，显示等待启动画面，采样输入信号，检测有否点动信号。若有点动输入信号则点动输出，并在角度200～255度间落指引纬，在角度大于270度时置位可加指标志，为下次落指引纬作准备。若没有点动信号则检测其他开关信号，根据启动按钮记下开车状态标志位，有无盘车输入信号，有则进行盘车，有无急停输入信号，有则关闭点动和启动输出信号，有无手动寻纬信号，有则进行手动正反寻纬，有无开车输入信号，有则织机进入开车状态，进行织布。

同织机停车状态循环检测模块类似，模块化程序中存在开车织布状态循环检测模块。首先面板显示开车运行画面，开车输出，检测开车状态标志位，若是1，则织机进入开车状态，循环织布，若不是1则循环检测故障信号或停车信号，在240度～270度之间检测有无停车信号，有无断纬信号，有无断经信号，若有则置相应的标志位，其中为防止断纬信号误触发，延时1ms后再次采集断纬信号并进行判断。根据断纬标志位，在261度～266度之间处理断纬信号，关闭开车输出信号，清开车标志位，断纬指示灯亮，保存停车角度，面板显示停车角度和信息，延时100ms，反寻纬2次，退出开车状态，置断纬标志位0。根据断经标志位，在340度～345度之间处理断经信号，关闭开车输出信号，清开车标志位，断经指示灯亮，保存停车角度，面板显示停车角度和信息，延时100ms，退出开车状态，置断经标志位0。若在上述角度没有判得断纬标志位和断经标志位，则根据停车标志位进行正常停车处理，关闭开车输出信号，清开车标志位，正常停车指示灯亮，保存停车角度，面板显示停车角度和信息，退出开车状态，正常停车标志清0。故障信号和停车信号是暂态的，故在信号出现后对其标志位进行置1，进行状态保存，在处理完相应的故障动作后再清其标志位。

4.双机通讯模块。主控板（微处理器和存储芯片）与面板通讯说明:主控板和操作面板双机通讯，主控板为主机，面板为从机，主板向面板连续发送数据，顺序为：握手-读或写命令-寄存器首地址-长度-各寄存器数据-累加和，发送完后接收面板数据，如果是读面板数据，则下一步接收面板寄存器的数据并保存，若是向面板写数据，只要接收面板接收主板数据成功的回应信号。从面板得到设定参数和各种显示信息时需不断地调用通讯程序。双机通讯主板发送流程。0x01为握手信号，0x57或0x52是写或读命令,首地址为begin,写面板寄存器的个数为long，总发送长度=4个（首字节）+long*2+1个(累加和),接下来发送各寄存器数据。延时20*6.25ms=125ms等待面板回应，与面板的一次发送和接收必需在此时间内完成，否则认为通讯出错。最后发送的是累加和，累加和是前4个首字节加实际发送参数，累加和作为传送数据是否正确的依据。上述参数先放入缓存RAM单元，可连续发送，每发送完一字节后进入串口中断，在中断中判断是否数据已发送完。同理可以相应推得接收流程。

三、结论

本文设计的高速剑杆织机控制系统具有如下特点:具有故障自动检测功能;可方便的通过光电编码器调节角度;存储器容量大，可对织机上大量的数据进行记录;网络接口便于车间联网管理;在程序跑飞或电源断电情况下，看门狗电路能够让微处理器自动复位，实时时钟电路能够准确计时。

预计未来剑杆织机的转速及引纬率可能还会有所提高，但更重要的是自动化水平的进一步提高，使剑杆织机更加现代化。

注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”