專利名稱：一種改進(jìn)型平網(wǎng)印花機(jī)印花單元控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于紡織印染技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改進(jìn)型平網(wǎng)印花機(jī)印花單元控
制裝置。
背景技術(shù)：
平網(wǎng)印花機(jī)是我國巾被、絲綢行業(yè)應(yīng)用較為廣泛的一種印花設(shè)備。平網(wǎng)印花機(jī)的 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括上位機(jī)控制部分，印花單元的單片機(jī)控制部分，P麗變頻調(diào)速部分和晶 閘管直流拖動(dòng)部分等?，F(xiàn)有的印花單元控制器(Hydromag 5_V)型平網(wǎng)印花機(jī)是瑞士Buser 公司80年代初期推出的全電腦控制平網(wǎng)印花機(jī)，該機(jī)采用上下位機(jī)控制，自動(dòng)化程較很 高。我國于80年代初期引進(jìn)了該型平網(wǎng)印花機(jī)，國內(nèi)已與該公司聯(lián)合生產(chǎn)，在全國有廣泛 的用戶。由于該型平網(wǎng)印花機(jī)采用80年代的技術(shù)，現(xiàn)在看來其大部分已經(jīng)過時(shí)，有些已被 淘汰，經(jīng)過近20年的使用，也暴露出以下問題 (1)上位控制計(jì)算機(jī)采用基于Intel8086的工控機(jī)，它使用RS232串行通訊與各印 花單元組成的下位機(jī)通訊。眾所周知，RS-232串行通訊的發(fā)送器和接受器之間具有公共地 信號(hào)，不能使用雙端信號(hào)。因而，共模噪聲會(huì)耦合到信號(hào)系統(tǒng)中，抗干擾能力較差。在工業(yè) 環(huán)境下，其最遠(yuǎn)通訊距離一般不超過15m，最高波特率只能達(dá)到20kb/s。在實(shí)際使用中經(jīng)常 會(huì)發(fā)生誤碼，并可以明顯的感覺到由于通訊速度慢而出現(xiàn)反應(yīng)遲鈍，對(duì)生產(chǎn)過程產(chǎn)生了一 定的影響。 (2)其印花單元的控制電路采用Intel8048單片機(jī)作為CPU。由于8048單片機(jī)集 成度低，定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行口等都需要外擴(kuò)，同時(shí)片上沒有存放用戶程序的ROM，也必須外 擴(kuò)一片ROM來存放用戶程序。8048單片機(jī)沒有專用的正交編碼器接口電路，因而，接近開關(guān) 送來的兩路正交計(jì)數(shù)脈沖及零位信號(hào)必須經(jīng)過由雙D觸發(fā)器組成的解碼與判向電路才可 送入CPU。這就造成電路板非常復(fù)雜，面積較大，功耗較大，可靠性也比較差。 (3)該印花單元的主電路使用6只分立的達(dá)林頓三極管作為三相逆變器，其驅(qū)動(dòng) 電路和保護(hù)電路也由分立元件組成。由于P側(cè)的三只達(dá)林頓三極管各需要三個(gè)獨(dú)立的電源 作為各自的驅(qū)動(dòng)電源，再加上N側(cè)的三只達(dá)林頓三極管還需要一個(gè)共用的驅(qū)動(dòng)電源。這樣， 共需要四個(gè)相互隔離的驅(qū)動(dòng)電源。這些因素也同樣造成電路板非常復(fù)雜，面積較大，功耗較 大，可靠性也比較差。 (4)整個(gè)電路的電源部分是由一個(gè)220V單相變壓器、橋式整流電路及三端線性穩(wěn) 壓器構(gòu)成。提供了相互隔離的6路電源。由于變壓器體積大，過于笨重，并且線性穩(wěn)壓器效 率低，發(fā)熱嚴(yán)重，與現(xiàn)在已經(jīng)普遍使用的開關(guān)電源相比，其技術(shù)已明顯落后。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種改進(jìn)型平網(wǎng)印花機(jī)印花單元控制裝置，解決了現(xiàn)有 平網(wǎng)印花機(jī)印花單元控制裝置存在的控制板的CPU性能差、原控制板組成元件較多、處理 能力有限、通訊速率慢且距離短，異步電機(jī)的調(diào)速裝置不能滿足使用要求、控制電路板可靠性差，容易損壞及電源笨重的問題。 本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是， 一種改進(jìn)型印花單元控制裝置，包括 TMS320LF2407A型DSP、控制面板、開關(guān)量接口 、光電隔離b、光電隔離a、IPM智能功率模塊、 SRAM存儲(chǔ)單元和CAN總線收發(fā)器，IPM智能功率模塊與異步電動(dòng)機(jī)連接，異步電動(dòng)機(jī)還與接 近開關(guān)連接，CAN總線收發(fā)器與上位機(jī)PLC連接。 本實(shí)用新型的特點(diǎn)還在于， 其中的TMS320LF2407A型DSP中的芯片使用15M的無源晶振，串行通訊的波特率 為9600bit/s ; 其中的開關(guān)量接口包括4路開關(guān)量輸入及4路開關(guān)量輸出； 其中的控制面板由AT89C52型單片機(jī)、鍵盤和顯示裝置組成。 本實(shí)用新型裝置的有益效果是， 采用TI公司的TMS320LF2407A型DSP代替原先印花單元控制裝置的 CPU(Inte18048單片機(jī))作為改進(jìn)后系統(tǒng)的控制器，配合專用的P麗脈沖發(fā)生器、模擬/數(shù) 字(AD)轉(zhuǎn)換器、脈沖捕獲單元、數(shù)字1/0 口等用于電動(dòng)機(jī)控制的片上外設(shè)，使得它們從硬件 機(jī)制上可以較好的滿足平網(wǎng)印花機(jī)中的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的要求。除此之外，改進(jìn)型裝置對(duì) 于原先系統(tǒng)電路中的功率電路也加以改善。功率電路的主要作用是在P麗信號(hào)的控制下對(duì) 300V直流輸入電壓進(jìn)行逆變，逆變后的交流電壓用來驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)。三相逆變器選用了 日本三菱公司生產(chǎn)的第五代智能功率模塊PS21865。它最突出的特點(diǎn)是P側(cè)的三只IGBT晶 體管使用自舉電路作為各自的驅(qū)動(dòng)電源，從而可以只用一個(gè)15V電源作為P側(cè)的三只IGBT 晶體管的控制電源，由于該15V電源與P側(cè)的三只IGBT晶體管的發(fā)射極互相隔離，因而也 可作為N側(cè)的三只IGBT晶體管的控制電源。這樣，整個(gè)功率電路就只需一個(gè)控制電源，與 原先需要四個(gè)隔離電源的智能功率模塊相比，功率電路的結(jié)構(gòu)大大簡化，體積也大大減小， 可靠性也比以前提高。 改進(jìn)后的控制裝置能夠改善原有平網(wǎng)印花機(jī)控制系統(tǒng)的性能，印花單元印出的織 物花色均勻，并且改進(jìn)后的裝置為今后的系統(tǒng)升級(jí)奠定了基礎(chǔ)。
圖1是本實(shí)用新型改進(jìn)型印花單元控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中，1.TMS320LF2407A型DSP，2. IPM智能功率模i央，3.光電隔離a，4.光電隔離 b，5.CAN總線收發(fā)器，6.控制面板，7.異步電動(dòng)機(jī)，8.上位機(jī)PLC，9.開關(guān)量接口，IO.接近 開關(guān)，11.SRAM存儲(chǔ)單元。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。 本實(shí)用新型改進(jìn)型印花單元控制裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括TMS320LF2407A型 DSP、控制面板6、開關(guān)量接口 9、光電隔離b4、光電隔離a3、 IPM智能功率模塊2、 SRAM存儲(chǔ) 單元11和CAN總線收發(fā)器5， IPM智能功率模塊2與異步電動(dòng)機(jī)7連接，CAN總線收發(fā)器5 與上位機(jī)PLC8連接。TMS320LF2407A型DSP1，用于接收檢測信號(hào)后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后產(chǎn)生最終的控制指令并送給執(zhí)行器工作；DSP芯片使用15M的無源晶振，串行通訊的波特率為9600bit/ s。使用了 3片74LS273(8D觸發(fā)器)用來驅(qū)動(dòng)2個(gè)指示燈和1組開關(guān)量輸出繼電器，還使 用了 2片74LVTH245分別作為開關(guān)量輸入口和CAN總線ID號(hào)輸入口。為了仿真的需要，還 使用了一片64K SRAM存儲(chǔ)器。 光電隔離b4，用于保護(hù)TMS320LF2407A型DSPl的輸出信號(hào)不受逆變電路強(qiáng)電信號(hào) 的影響； 光電隔離a3，用于保護(hù)TMS320LF2407A型DSPl的輸入信號(hào)不受逆變電路強(qiáng)電信號(hào) 的影響； 開關(guān)量接口 9，用于上位機(jī)PLC8送來的開關(guān)信號(hào)經(jīng)光電隔離、緩沖后接入 TMS320LF2407A型DSP1的數(shù)據(jù)總線，同時(shí)用于TMS320LF2407A型DSP1送出的開關(guān)信號(hào)經(jīng)鎖 存、三極管放大后驅(qū)動(dòng)輸出繼電器，最終送給上位機(jī)PLC8的接口 ；包括4路開關(guān)量輸入及4 路開關(guān)量輸出。 控制面板6，用于輸入操作命令和刮印參數(shù)到TMS320LF2407A型DSP1 ;如開機(jī)/關(guān) 機(jī)、聯(lián)機(jī)/脫機(jī)、點(diǎn)動(dòng)、刮印次數(shù)、刮印速度及兩側(cè)停止位，并顯示一些刮印單元的狀態(tài)和位 置參數(shù)，因此，控制面板6由AT89C52型單片機(jī)、鍵盤和顯示裝置組成，通過鍵盤輸入系統(tǒng)工 作時(shí)所需要設(shè)定的參數(shù)，經(jīng)RS232串行通信線將參數(shù)傳送至TMS320LF2407A型DSP1，并將參 數(shù)顯示在控制面板上。 SRAM存儲(chǔ)單元ll，用于存儲(chǔ)程序以及調(diào)試程序； CAN總線收發(fā)器5，用于印花單元系統(tǒng)與上位機(jī)PLC8的通信； IPM智能功率模塊2，用于驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)7進(jìn)行工作； 異步電動(dòng)機(jī)7，用于帶動(dòng)印花單元刮刀進(jìn)行工作； 接近開關(guān)IO，用于產(chǎn)生印花單元刮刀的位置信號(hào)； 上位機(jī)PLC8，用于系統(tǒng)選擇聯(lián)機(jī)模式時(shí)控制印花機(jī)的工作。 工作時(shí)，刮刀位置的接近開關(guān)10產(chǎn)生兩路正交脈沖信號(hào)經(jīng)過光電隔離a3傳遞到 TMS320LF2407A型DSP1的捕獲單元，控制面板6輸入操作命令和刮印參數(shù)并通過RS232串 行通訊線傳送給TMS320LF2407A型DSP1，同時(shí)TMS320LF2407A型DSP1通過CAN總線收發(fā)器 5和上位PLC8通訊，上位機(jī)PLC8送來的開關(guān)信號(hào)經(jīng)光電隔離、緩沖后接入TMS320LF2407A 型DSP1的數(shù)據(jù)總線，TMS320LF2407A型DSP1送出的開關(guān)量信號(hào)經(jīng)鎖存、三極管放大后再去 驅(qū)動(dòng)輸出繼電器，最終送給上位機(jī)PLC8， TMS320LF2407A型DSP1對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 后產(chǎn)生SP麗信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過光電隔離b4傳至IPM智能功率模塊2， IPM智能功率模塊2 驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)7，異步電動(dòng)機(jī)7帶動(dòng)刮刀運(yùn)行過程中碰到接近開關(guān)IO，接近開關(guān)10產(chǎn)生 兩路正交脈沖信號(hào)經(jīng)過光電隔離a3傳遞到TMS320LF2407A型DSP1的捕獲單元，并根據(jù)位 置的給定值和反饋值對(duì)刮刀的行程進(jìn)行閉環(huán)控制。 本實(shí)用新型改進(jìn)型印花單元控制裝置用于平網(wǎng)印花機(jī)印花單元的控制，通訊速率 快、控制板的CPU性能良好，可長距離通訊，異步電機(jī)的調(diào)速裝置能滿足使用要求，且控制 電路板可靠性好、不易損壞，采用的電源輕便無故障時(shí)間長，并且對(duì)于以后系統(tǒng)的進(jìn)一步升 級(jí)改造奠定了基礎(chǔ)。
權(quán)利要求一種改進(jìn)型平網(wǎng)印花機(jī)印花單元控制裝置，其特征在于，包括分別與TMS320LF2407A型DSP(1)相連接的控制面板(6)、開關(guān)量接口(9)、光電隔離b(4)、光電隔離a(3)、IPM智能功率模塊(2)、SRAM存儲(chǔ)單元(11)和CAN總線收發(fā)器(5)，所述的IPM智能功率模塊(2)與異步電動(dòng)機(jī)(7)連接，異步電動(dòng)機(jī)(7)還與接近開關(guān)(10)連接，所述的CAN總線收發(fā)器(5)與上位機(jī)PLC(8)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)型平網(wǎng)印花機(jī)印花單元控制裝置，其特征在于， 所述的TMS320LF2407A型DSP(1)中的芯片使用15M的無源晶振，串行通訊的波特率為 9600bit/s。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)型平網(wǎng)印花機(jī)印花單元控制裝置，其特征在于，所 述的開關(guān)量接口 (9)包括4路開關(guān)量輸入及4路開關(guān)量輸出。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)型平網(wǎng)印花機(jī)印花單元控制裝置，其特征在于，所 述的控制面板(6)由AT89C52型單片機(jī)、鍵盤和顯示裝置組成。
專利摘要本實(shí)用新型公開的一種改進(jìn)型印花單元控制裝置，包括TMS320LF2407A型DSP、控制面板、開關(guān)量接口、光電隔離b、光電隔離a、IPM智能功率模塊、SRAM存儲(chǔ)單元和CAN總線收發(fā)器，IPM智能功率模塊與異步電動(dòng)機(jī)連接，異步電動(dòng)機(jī)還與接近開關(guān)連接，CAN總線收發(fā)器與上位機(jī)PLC連接。本實(shí)用新型改進(jìn)型印花單元控制裝置用于平網(wǎng)印花機(jī)印花單元的控制，通訊速率快、控制板的CPU性能良好，可長距離通訊，異步電機(jī)的調(diào)速裝置能滿足使用要求，且控制電路板可靠性好、不易損壞，采用的電源輕便無故障時(shí)間長，并且對(duì)于以后系統(tǒng)的進(jìn)一步升級(jí)改造奠定了基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)B41F33/16GK201511593SQ200920304220
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月10日
發(fā)明者景軍鋒, 李嘉琨, 李鵬飛 申請(qǐng)人:西安工程大學(xué)