專利名稱：一種數(shù)字化引緯控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于紡織行業(yè)噴氣織機(jī)的電氣控制設(shè)備，尤其涉及一種數(shù)字 化引緯控制器。
背景技術(shù)：
噴氣織機(jī)的引緯功能一般利用CPU和硬件電路兩部分配合實(shí)現(xiàn)，即引緯角度信號(hào) 由CPU通過軟件比較產(chǎn)生，信號(hào)的處理和驅(qū)動(dòng)部分由電子元器件組成的硬件電路實(shí)現(xiàn)，這 兩部分共同組成引緯板。這種設(shè)計(jì)歸納起來主要有以下四點(diǎn)缺陷第一，引緯角度信號(hào)是通 過比較主機(jī)編碼器的角度和預(yù)先設(shè)定的引緯打開關(guān)閉角度產(chǎn)生的。由于CPU的程序是順序 執(zhí)行的，因此在比較這兩個(gè)角度的過程中不可避免的存在不一致性，引起引緯的精度不高。 例如預(yù)先設(shè)定打開角度為100度，CPU第一緯執(zhí)行到這條比較語句的時(shí)候可能為102度， 第二緯執(zhí)行到這條比較語句的時(shí)候可能為104度，因此引緯角度信號(hào)分別在102度和104 度產(chǎn)生。第二，為了保證引緯電磁閥能夠可靠的打開，一般采用48V電壓打開電磁閥，采用 9V的電壓保持電磁閥的打開狀態(tài)。這樣采用的電磁閥的雙電壓方式，增加了電源的成本和 復(fù)雜度。第三，根據(jù)電磁閥的要求，控制48V電壓的信號(hào)要求為精確的8ms，時(shí)間太短，電磁 閥不能可靠打開，時(shí)間太長(zhǎng)電磁閥容易發(fā)熱損壞。這一部分傳統(tǒng)的方法是采用單穩(wěn)態(tài)電路 產(chǎn)生8ms的信號(hào)。單穩(wěn)態(tài)電路的定時(shí)是根據(jù)外接的電阻電容來決定的。電容很容易受到溫 度影響而引起容量的變化，從而引起定時(shí)的精度不高。第四，織機(jī)引緯電磁閥的電路多達(dá)十 幾路，需要十幾個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路才能滿足要求，電路復(fù)雜，可靠性差，價(jià)格昂貴。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種高精度、可靠的數(shù)字化引緯控制器，既能夠克服上 述現(xiàn)有技術(shù)的問題，又能簡(jiǎn)化控制電路，降低成本。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種數(shù)字化引緯控制器，包括FPGA、可編程控制器、驅(qū)動(dòng)電路，所述可編程控制器的輸出和織機(jī)主機(jī)編碼器的輸 出均連接所述FPGA的輸入，所述FPGA的輸出連接所述驅(qū)動(dòng)電路的輸入，所述驅(qū)動(dòng)電路的輸 出控制引緯電磁閥。作為優(yōu)選，所述FPGA用于比較所述可編程控制器的設(shè)定角度和織機(jī)主機(jī)編碼器 的主機(jī)角度并產(chǎn)生引緯信號(hào)。作為優(yōu)選，還包括通信處理芯片，所述通信處理芯片的輸入連接人機(jī)交互界面，所 述通信處理芯片的輸出連接所述可編程控制器的輸入。作為優(yōu)選，所述通信處理芯片為RS232串口通信芯片。作為優(yōu)選，所述通信處理芯片為MAX232芯片、SP232芯片或MAX485芯片。作為優(yōu)選，所述FPGA為EP1C6芯片或EP2C5芯片。作為優(yōu)選，所述可編程控制器為STC89LE58RD+型單片機(jī)處理芯片。本實(shí)用新型的有益效果是，通過使用PFGA代替?zhèn)鹘y(tǒng)的CPU產(chǎn)生引緯信號(hào)，使得引緯控制器的控制精度高、可靠性高，簡(jiǎn)化了控制電路，降低了成本。
圖1是本實(shí)用新型的數(shù)字化引緯控制器實(shí)施例的原理框圖。圖2是圖1中FPGA的一種內(nèi)部邏輯框圖。圖3圖2的一種邏輯仿真圖。圖4是圖1中的FPGA的一種管腳配置圖。圖5是圖1中的可編程控制器的一種管腳配置圖。圖6是圖1中的通信處理芯片的一種管腳配置圖。圖7是圖1中的驅(qū)動(dòng)電路的一種管腳配置圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的實(shí)施例。如圖1所示的數(shù)字化引緯控制器實(shí)施例的原理框圖，本實(shí)施例的數(shù)字化引緯控制 器包括FPGA 21、可編程控制器22、驅(qū)動(dòng)電路23，所述可編程控制器22的輸出和織機(jī)主機(jī) 編碼器10的輸出均連接所述FPGA 21的輸入，所述FPGA 21的輸出連接所述驅(qū)動(dòng)電路23 的輸入，所述驅(qū)動(dòng)電路23的輸出控制引緯電磁閥12。其中，F(xiàn)PGA指的是現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列，可以根據(jù)需要進(jìn)行電路搭建，可以使用原 理圖方式或者使用硬件編程語言VHDL/Verilog HDL組建需要的電路，因?yàn)槠淇删幊绦裕?年來得到廣泛的應(yīng)用。本實(shí)施例中選用EP1C6芯片或EP2C5芯片，當(dāng)然，其他類似的FPGA 芯片同樣能實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)交換使得控制更加方便，可以將上位機(jī)(個(gè)人計(jì)算機(jī))11設(shè)定的參 數(shù)通過通信處理芯片24發(fā)送給可編程控制器22，即所述通信處理芯片24的輸入連接到上 位機(jī)11的人機(jī)交互界面，所述通信處理芯片的輸出連接所述可編程控制器的輸入，使得上 位機(jī)11通過通信處理芯片24和可編程控制器22之間實(shí)現(xiàn)正常通信?？梢圆捎肦S232串 口通信芯片實(shí)現(xiàn)，比如MAX232芯片、SP232芯片或MAX485芯片等。當(dāng)然，只要實(shí)現(xiàn)通信即 可，現(xiàn)有技術(shù)中存在的各自串行、并行的等通信方式都是可行的?？删幊炭刂破?2主要是將接收到的設(shè)定參數(shù)發(fā)送給FPGA 21，比如人機(jī)界面設(shè)定 參數(shù)為主噴打開角度30，關(guān)閉角度60，可編程控制器22就將轉(zhuǎn)換后的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)直接寫入到 FPGA 21中，同時(shí)也可以利用自帶的存儲(chǔ)空間對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。FPGA 21主要用于比較所述可編程控制器22的設(shè)定角度和織機(jī)主機(jī)編碼器10的 主機(jī)角度并產(chǎn)生引緯信號(hào)。FPGA本質(zhì)上是由硬件組成的，其編程語言也為VHDL/Verilog HDL等硬件描述語言，它的程序并行執(zhí)行，也就是說一旦主機(jī)角度或設(shè)定的打開關(guān)閉角度 有變化，幾十路的引緯信號(hào)就會(huì)立即同時(shí)輸出，誤差僅僅為信號(hào)的建立時(shí)間，只有幾十個(gè)納 秒，并且不受外部環(huán)境和電阻電容等元器件精度的影響。因此FPGA產(chǎn)生的引緯信號(hào)，可以 很好的滿足噴氣織機(jī)對(duì)引緯控制精度和控制一致性的要求，從根本上改變傳統(tǒng)的CPU軟件 產(chǎn)生引緯信號(hào)的弊端。如圖2所示的FPGA21的一種內(nèi)部邏輯框圖，包括主要包括花色選擇 電路模塊211、閥試驗(yàn)信號(hào)產(chǎn)生電路213、多路選擇器212、單穩(wěn)態(tài)和調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路214， 花色選擇電路模塊211進(jìn)一步包括花色一比較電路、花色二比較電路和花色選擇電路，花色一比較電路、花色二比較電路的輸出作為花色選擇電路的輸入。運(yùn)行狀態(tài)的花色選擇電 路模塊211主要是以織機(jī)主機(jī)編碼器10的輸出角度，引緯花色、運(yùn)行打開關(guān)閉角度等參數(shù) 作為輸入；慢引緯狀態(tài)的花色選擇電路模塊211主要是以主機(jī)編碼器10的輸出角度，引緯 花色、慢引緯打開關(guān)閉角度等參數(shù)作為輸入。各個(gè)花色選擇電路模塊211的輸出、閥試驗(yàn) 信號(hào)產(chǎn)生電路213的輸出作為多路選擇器212的輸入，根據(jù)主機(jī)狀態(tài)的不同，多路選擇器 212的輸出作為單穩(wěn)態(tài)和調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路214的輸入，單穩(wěn)態(tài)和調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路214的 輸出即為需要的引緯信號(hào)。當(dāng)然各個(gè)功能電路產(chǎn)生的方式是可以不同的，既可以由硬件語 言編程實(shí)現(xiàn)，也可以調(diào)用開發(fā)工具集成的功能塊搭建，不同廠家的PFGA對(duì)應(yīng)不同的開發(fā)工 具，但實(shí)質(zhì)上是相同的。 如圖3所示的圖2的邏輯仿真圖。anglejn為設(shè)定電磁閥的打開角度80度； angle_0ff為設(shè)定電磁閥的關(guān)閉角度96度；angle為主機(jī)編碼器角度；valve為比較輸出信 號(hào)，其高電平代表比較輸出的有效信號(hào)。從仿真圖上可以看出比較輸出信號(hào)的產(chǎn)生和關(guān)閉 幾乎沒有任何延時(shí)，很好的保證了引緯控制的精度。驅(qū)動(dòng)電路23根據(jù)接收到的FPGA 21輸出的引緯信號(hào)，對(duì)引緯電磁閥實(shí)現(xiàn)精確地控 制。如圖5-圖7所示，本實(shí)施例中以EP1C6芯片為FPGA 21，以STC89LE58RD+型單片 機(jī)處理芯片為可編程控制器22，以MAX485芯片為通信處理芯片24，以IFR840芯片為主組 成驅(qū)動(dòng)電路23，組成了 一個(gè)數(shù)字化弓I緯控制器。整個(gè)數(shù)字化引緯控制器工作過程如下上位機(jī)11的人機(jī)界面設(shè)置引緯的角度參 數(shù)并通過RS232通信(或者其他通信方式)發(fā)送引緯角度參數(shù)，通信處理芯片24接收傳輸 數(shù)據(jù)后，轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)被可編程控制器22接受。可編程控制器22把接收到的引緯角度 參數(shù)寫到FPGA 21的定義好的地址中，同時(shí)把引緯角度參數(shù)保存到自帶的存儲(chǔ)器中。FPGA 21把增量式編碼器(織機(jī)主編碼器10)傳輸來的主機(jī)角度信號(hào)轉(zhuǎn)換為0到 360度的絕對(duì)角度信號(hào)，然后與可編程控制器22寫進(jìn)來的引緯角度參數(shù)比較?？棛C(jī)在運(yùn)行 狀態(tài)，如果主機(jī)角度大于引緯電磁閥12的引緯打開角度且小于引緯關(guān)閉角度，則輸出電磁 閥的控制信號(hào)。 在織機(jī)系統(tǒng)中，有止紗銷、主噴電磁閥、剪切電磁閥和多個(gè)輔噴電磁閥，每一個(gè)止 紗銷和電磁閥都有不同的引緯角度參數(shù)，這些引緯角度參數(shù)都是通過以上的方式產(chǎn)生控制 電磁閥和止紗銷的信號(hào)的。這些控制信號(hào)再在FPGA邏輯單元內(nèi)部觸發(fā)產(chǎn)生8ms的單穩(wěn)態(tài)信號(hào)。8ms的單穩(wěn)態(tài) 信號(hào)控制48V的電源加到電磁閥上以保證電磁閥可靠快速的打開；在單穩(wěn)態(tài)信號(hào)結(jié)束后通 過調(diào)制信號(hào)調(diào)制產(chǎn)生的9V電源加到電磁閥上以保證電磁閥保持在打開狀態(tài)且不止于燒壞 電磁閥，直到控制電磁閥的信號(hào)結(jié)束。最后，這兩路信號(hào)通過控制CMOS管來驅(qū)動(dòng)電磁閥，從而達(dá)到控制織機(jī)引緯的目 的。傳統(tǒng)的CPU軟件比較方式由于受限于CPU的處理速度、主程序循環(huán)時(shí)間、外部電阻 電容精度，溫度系數(shù)等多種因素的影響，其控制精度很難達(dá)到Ims以下。而采用FPGA的控 制方式是全部數(shù)字化的硬件控制方式，完全不受上述因素影響，控制精度可以達(dá)到Ius以 下。通過實(shí)踐應(yīng)用證明，采用這種控制方式的噴氣織機(jī)引緯基本不再受限于電氣控制精度，總緯停次數(shù)可以減少20%以上，在高速和寬幅織機(jī)上體現(xiàn)尤為明顯。 以上實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例，不用于限制本實(shí)用新型，本實(shí)用新 型的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本實(shí)用新型做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應(yīng)視為落在本實(shí)用新 型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種數(shù)字化引緯控制器，其特征在于，包括FPGA、可編程控制器、驅(qū)動(dòng)電路，所述可編程控制器的輸出和織機(jī)主機(jī)編碼器的輸出均連接所述FPGA的輸入，所述FPGA的輸出連接所述驅(qū)動(dòng)電路的輸入，所述驅(qū)動(dòng)電路的輸出控制引緯電磁閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化引緯控制器，其特征在于，所述FPGA用于比較所述可 編程控制器的設(shè)定角度和織機(jī)主機(jī)編碼器的主機(jī)角度并產(chǎn)生引緯信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字化引緯控制器，其特征在于，還包括通信處理芯片，所述 通信處理芯片的輸入連接人機(jī)交互界面，所述通信處理芯片的輸出連接所述可編程控制器 的輸入。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字化引緯控制器，其特征在于，所述通信處理芯片為RS232 串口通信芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字化引緯控制器，其特征在于，所述通信處理芯片為 MAX232芯片、SP232芯片或MAX485芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化引緯控制器，其特征在于，所述FPGA為EP1C6芯片或 EP2C5芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化引緯控制器，其特征在于，所述可編程控制器為 STC89LE58RD+型單片機(jī)處理芯片。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種數(shù)字化引緯控制器，包括FPGA、可編程控制器、驅(qū)動(dòng)電路，所述可編程控制器的輸出和織機(jī)主機(jī)編碼器的輸出均連接所述FPGA的輸入，所述FPGA的輸出連接所述驅(qū)動(dòng)電路的輸入，所述驅(qū)動(dòng)電路的輸出控制引緯電磁閥。所述FPGA用于比較所述可編程控制器的設(shè)定角度和織機(jī)主機(jī)編碼器的主機(jī)角度并產(chǎn)生引緯信號(hào)。本實(shí)用新型的數(shù)字化引緯控制器，控制精度高、可靠性高，簡(jiǎn)化了控制電路，降低了成本。
文檔編號(hào)G05B19/05GK201553855SQ20092024717
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者于瑞紅, 張衛(wèi)東, 李加波 申請(qǐng)人:北京經(jīng)緯紡機(jī)新技術(shù)有限公司