專利名稱：一種單系統(tǒng)電腦橫機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單系統(tǒng)電腦橫機(jī)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著國內(nèi)電腦橫機(jī)的飛躍發(fā)展，廠家對控制器的要求也逐步在提高，目前在這個行業(yè)中的問題主要體現(xiàn)在三個方面1、成本問題；2、故障維護(hù)問題；3、產(chǎn)品系列化帶來的配件選擇匹配問題。這個三方面的問題相互關(guān)聯(lián)，相互矛盾。如何合理的設(shè)計(jì)產(chǎn)品的功能與性能，如何合理的制訂規(guī)范對配件提出相應(yīng)的要求，如何合理的設(shè)置接口技術(shù)指標(biāo)，是能否解決這些問題的關(guān)鍵。國內(nèi)橫機(jī)的技術(shù)起步的比較晚，發(fā)展快速。在飛躍發(fā)展的同時，相關(guān)的配套技術(shù)發(fā)展并不是很理想。國內(nèi)橫機(jī)發(fā)展的開始都是以仿造為主，工程技術(shù)人員沒有系統(tǒng)化設(shè)計(jì)思想，機(jī)器設(shè)計(jì)工程師只懂得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及原理實(shí)現(xiàn)，并沒有考慮材料變形、傳動慣量以及部件電氣特性，并沒有考慮穩(wěn)定性余量與加工偏差，而且加工檢測設(shè)備非常落后。在這么多的約束條件下，很難有大的技術(shù)超越。對于設(shè)計(jì)電腦橫機(jī)控制系統(tǒng)的廠家，不僅要對系統(tǒng)內(nèi)各個控制對象進(jìn)行大量的研究，還要對外圍的部件以及傳動機(jī)構(gòu)的特性進(jìn)行系統(tǒng)化的研究，制定出合理的部件以及傳動機(jī)構(gòu)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及檢驗(yàn)手段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供了一種單系統(tǒng)電腦橫機(jī)控制系統(tǒng)，使橫機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單化、功能模塊化、性能高檔化，具有較高的性價比。為此，本發(fā)明的米取如下技術(shù)方案一種單系統(tǒng)電腦橫機(jī)控制系統(tǒng)，包括主控模塊、機(jī)頭模塊、人機(jī)交互模塊和多個功能模塊，其特征在于所述主控模塊、機(jī)頭模塊和人機(jī)交互模塊的控制核心為ARM芯片，所述主控模塊和機(jī)頭模塊通過CAN總線通訊，所述的主控模塊和人機(jī)交互模塊通過LAN通訊。所述的機(jī)頭模塊為單板結(jié)構(gòu)。所述的多個功能模塊分別通過數(shù)據(jù)接口與主控模塊連接。所述的CAN總線通訊包括指令對答、指令廣播、數(shù)據(jù)塊讀寫。本發(fā)明在電腦橫機(jī)共性技術(shù)的基礎(chǔ)上，基于ARM核的嵌入式系統(tǒng)為中心控制單元與FPGA技術(shù),米用分布式體系結(jié)構(gòu)，以聞速的LAN通訊與CAN通訊為信息傳輸橋梁，開發(fā)了一套具有自主知識產(chǎn)權(quán)、并以“結(jié)構(gòu)簡單化、功能模塊化、性能高檔化”為特點(diǎn)的橫機(jī)控制系統(tǒng)，主要具有以下特點(diǎn)1)簡化的外圍電路。各模塊的電路設(shè)計(jì)都選擇合理的ARM核作為控制核心，這些ARM芯片具有豐富的硬件接口，大大的簡化了系統(tǒng)的外圍電路的復(fù)雜度， 使得產(chǎn)品大大提高了穩(wěn)定的同時又很大程度降低了成本；2)簡化的機(jī)頭結(jié)構(gòu)。機(jī)頭模塊采用單板結(jié)構(gòu)并與主板采用CAN總線直接聯(lián)接，簡化了機(jī)頭的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，方便產(chǎn)品的市場維護(hù)與返修，在降低成本的同時又提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；3)多進(jìn)程超寬數(shù)據(jù)通道。人機(jī)交互模塊與主控模塊采用100M的LAN通訊，滿足了大批量的數(shù)據(jù)以文件方式在兩模塊間進(jìn)行高速的傳輸；主控模塊與機(jī)頭模塊采用CAN總線通訊，該通訊通過實(shí)時的指令命令控制各個部件的動作的同時還具備適應(yīng)大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)奈募鬏敺绞?。系統(tǒng)分別建立不同的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)多通道多類型數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸，在保證正確的基礎(chǔ)上，快速的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；4) 功能模塊化設(shè)計(jì)策略。系統(tǒng)的各個功能按模塊單獨(dú)設(shè)計(jì)，采用數(shù)據(jù)接口的方式進(jìn)行聯(lián)接，各功能模塊程序規(guī)范獨(dú)立，模塊間無互相耦合之變量，所有關(guān)系發(fā)生在數(shù)據(jù)接口的變量之中； 5)實(shí)時優(yōu)化系統(tǒng)的應(yīng)用。系統(tǒng)的測控任務(wù)具有多樣化，其中有些測控量對實(shí)時性的要求很高，本系統(tǒng)采用FPGA先進(jìn)的內(nèi)部硬件處理實(shí)時性要求高的測控對象，簡化主核心芯片的工作負(fù)擔(dān)。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。如圖I 所示的單系統(tǒng)電腦橫機(jī)控制系統(tǒng)，包括主控模塊2、機(jī)頭模塊3、人機(jī)交互模塊I和多個功能模塊，主控模塊2、機(jī)頭模塊3和人機(jī)交互模塊I的控制核心為ARM芯片，主控模塊2和機(jī)頭模塊3通過CAN總線通訊，主控模塊2和人機(jī)交互模塊I通過LAN通訊，機(jī)頭模塊3為單板結(jié)構(gòu)，多個功能模塊分別通過數(shù)據(jù)接口與主控模塊連接。CAN總線通訊包括指令對答、指令廣播、數(shù)據(jù)塊讀寫等通訊方式。本發(fā)明在主芯片選型上，我們選擇了集成度更高的ARM核作為主芯片，大大的簡化了存儲器外擴(kuò)、CAN總線外擴(kuò)、LAN總線外擴(kuò)等電路。機(jī)頭模塊采用了單板結(jié)構(gòu)，簡化了多板連接的方式，縮小了機(jī)頭箱體積，方便了維修，增加了穩(wěn)定性的同時也較大的降低了成本。本發(fā)明的CAN通訊分為指令對答、指令廣播、數(shù)據(jù)塊讀寫等通訊方式。指令對答通訊指主動方發(fā)出指令請求后，從動方根據(jù)指令請求的內(nèi)容發(fā)送應(yīng)答指令給從動方；指令廣播通訊指主動方單方向從動方發(fā)送實(shí)時數(shù)據(jù)，從動方根據(jù)指令進(jìn)行動作，系統(tǒng)的選針數(shù)據(jù)以及紗嘴、三角等動作指令都是該通訊方式；數(shù)據(jù)塊讀寫指主動方向從動方傳遞或者獲得大批量數(shù)據(jù)塊，本系統(tǒng)采用文件方式進(jìn)行數(shù)據(jù)塊讀寫。為了實(shí)現(xiàn)這三大類型數(shù)據(jù)的通訊，設(shè)計(jì)了專業(yè)的底層通訊代碼，采用多緩沖區(qū)的方式，設(shè)計(jì)了公共接收數(shù)據(jù)子函數(shù)，上層程序?qū)⒏黝愅ㄓ崻?dú)立，最終達(dá)到各方式的通訊獨(dú)立實(shí)時，相互無影響。根據(jù)功能模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)電腦橫機(jī)各個功能，能夠通過對花型文件的解碼，實(shí)現(xiàn)成圈、集圈、翻針、分針、放針、平收針、明收針、直接開領(lǐng)等編織。能夠?qū)崿F(xiàn)歸零、鎖行、循環(huán)、 片展開、紗嘴交換等輔助功能。系統(tǒng)配備了各種保護(hù)功能確保設(shè)備安全穩(wěn)定的運(yùn)行。系統(tǒng)具備機(jī)頭超速超限、撞針、浮紗、斷線、反卷等故障報(bào)警功能，同時系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了機(jī)頭各部件預(yù)防保護(hù)電路，確保電路發(fā)生故障時候提前切斷電源預(yù)防部件的損毀，在部件損毀短路后能夠切斷電源保護(hù)電路，并提供報(bào)警以及故障檢測接口方便維修。通過對函數(shù)可導(dǎo)的研究，建立數(shù)學(xué)模型，確定一套用于控制主電機(jī)平穩(wěn)升降速的算法，預(yù)算生成用于該算法的二階差分表，并通過FPGA實(shí)現(xiàn)該泰勒公式的離散量控制輸出，實(shí)現(xiàn)機(jī)頭快速平穩(wěn)的換向，在平穩(wěn)運(yùn)行的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高效編織。解決該問題首先要建立實(shí)用于電機(jī)平穩(wěn)升降速的模型函數(shù)，該函數(shù)必須是一個可導(dǎo)的函數(shù)，然后將該函數(shù)進(jìn)行泰勒展開，二階算法采用泰勒展開的前三項(xiàng)，即常數(shù)項(xiàng)、一次級數(shù)項(xiàng)以及二次級數(shù)項(xiàng)。然后將此三項(xiàng)進(jìn)行Z變化，根據(jù)得到的Z變化公式以及傳遞函數(shù)時間常數(shù)預(yù)算出二階表格，將二階表格發(fā)生給FPGA，通過FPGA實(shí)現(xiàn)具體的算法。最后，采用跌代法，找出正確的時間常數(shù)。當(dāng)新款機(jī)型或者系統(tǒng)的傳動發(fā)生改動時候，都要重新跌代找出新的時間常數(shù)，寫入到程序中。 采用二階的升降速算法，可以很好的達(dá)到平穩(wěn)快速的升降速。采用文字加圖標(biāo)的方法，圖標(biāo)進(jìn)行專業(yè)的美工設(shè)計(jì)，使各個界面的面貌煥然一新， 更加有層次感；同時文字的提示，更加明確了控件的作用，方便初學(xué)者對功能記憶與認(rèn)識。 在保留原有風(fēng)格的基礎(chǔ)上對各個界面的合理性進(jìn)行更加優(yōu)化的設(shè)計(jì)，即適應(yīng)了老用戶的使用習(xí)慣又給新用戶帶來了方便。最后，應(yīng)當(dāng)指出，以上實(shí)施例僅是本發(fā)明較有代表性的例子。顯然，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，還可以有許多變形。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均應(yīng)認(rèn)為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種單系統(tǒng)電腦橫機(jī)控制系統(tǒng)，包括主控模塊、機(jī)頭模塊、人機(jī)交互模塊和多個功能模塊，其特征在于所述主控模塊、機(jī)頭模塊和人機(jī)交互模塊的控制核心為ARM芯片，所述主控模塊和機(jī)頭模塊通過CAN總線通訊，所述的主控模塊和人機(jī)交互模塊通過LAN通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種單系統(tǒng)電腦橫機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的機(jī)頭模塊為單板結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種單系統(tǒng)電腦橫機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的多個功能模塊分別通過數(shù)據(jù)接口與主控模塊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種單系統(tǒng)電腦橫機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的CAN總線通訊包括指令對答、指令廣播、數(shù)據(jù)塊讀寫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單系統(tǒng)電腦橫機(jī)控制系統(tǒng)?，F(xiàn)有的電腦橫機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較高。本發(fā)明包括主控模塊、機(jī)頭模塊、人機(jī)交互模塊和多個功能模塊，其特征在于所述主控模塊、機(jī)頭模塊和人機(jī)交互模塊的控制核心為ARM芯片，所述主控模塊和機(jī)頭模塊通過CAN總線通訊，所述的主控模塊和人機(jī)交互模塊通過LAN通訊。本發(fā)明選擇了集成度更高的ARM核作為主芯片，大大的簡化了存儲器外擴(kuò)、CAN總線外擴(kuò)、LAN總線外擴(kuò)等電路。機(jī)頭模塊采用了單板結(jié)構(gòu)，簡化了多板連接的方式，縮小了機(jī)頭箱體積，方便了維修，增加了穩(wěn)定性的同時也較大的降低了成本。
文檔編號D04B15/99GK102591235SQ20121003994
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月21日
發(fā)明者沈水軍, 王田俊, 章勝良, 胡榮杰 申請人:杭州致格智能控制技術(shù)有限公司