針織橫機機頭上進行度目控制的控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種針對針織橫機機頭上的度目電機進行控制的控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)包括由CAN總線通信的橫機主控板、度目電機和度目三角，度目電機是步進電機，其輸出端通過傳動機構連接度目三角；還包括度目電機控制器和零位傳感器；所述度目電機控制器安裝在度目電機后端；所述度目電機控制器包括DC-DC變換電路、CAN總線收發(fā)器、磁感應編碼器和度目電機驅動電路。該控制系統(tǒng)不僅結構新穎，而且能夠閉環(huán)反饋，實時快速地控制度目三角的壓針位置，從而使針織橫機能夠根據(jù)需要實時變化編織密度。
【專利說明】針織橫機機頭上進行度目控制的控制系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種針織橫機機頭上的控制系統(tǒng)，特別是涉及一種針對針織橫機機頭上的度目電機進行控制的控制系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]橫機即針織機，目前橫機進行針織控制是靠機頭在針床上來回活動，并依靠機頭上的三角結構進行推針完成針織操作。而在三角結構，就有負責編織成圈密度的度目三角，該度目三角都是依靠度目電機通過一傳動機構進行控制的。目前橫機度目電機控制是由機頭箱內(nèi)的小主板來負責，該小主板名為橫機機頭控制板，為了提高其通信速度，有一部分橫機機頭開始采用CAN總線通信。目前，即使采用CAN總線通信，若一臺橫機上所有的控制都采用橫機機頭控制板控制，并且缺乏專門對度目電機進行度目可變控制的系統(tǒng)，同樣也會造成了度目電機的響應慢，不能實時變化等問題。除此之外，目前橫機度目電機的變化都是在機頭超出編織區(qū)域外才動作，以滿足下一個成圈要求，不能夠在編織區(qū)域內(nèi)變化?？梢?，現(xiàn)行的系統(tǒng)控制還無法實現(xiàn)可變度目的要求，其編織成圈密度值單一。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的發(fā)明目在于提供一種針織橫機機頭上進行度目控制的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)不僅結構新穎，而且能夠閉環(huán)反饋，實時快速地控制度目三角的壓針位置，從而使針織橫機能夠根據(jù)需要實時變化編織密度。
[0004]為了實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型采用了以下技術方案:
[0005]針織橫機機頭上進行度目控制的控制系統(tǒng)，包括由CAN總線通信的橫機主控板、度目電機和度目三角，度目電機是步進電機，其輸出端通過傳動機構連接度目三角；還包括度目電機控制器和零位傳感器，所述度目三角上設置零位監(jiān)測點；所述度目電機控制器安裝在度目電機后端，所述度目電機控制器包括=DC-DC變換電路，用于給系統(tǒng)中各個控制部分提供低壓直流電源；CAN總線收發(fā)器；DSP控制器，用于將輸入的數(shù)字信號進行運算處理并輸出PWM信號；磁感應編碼器，用于檢測度目電機每次的轉位行程，將其轉換成數(shù)字信號，并將數(shù)字信號輸入DSP控制器；度目電機驅動電路，用于將所述PWM信號轉換并輸入至度目電機，以驅動度目電機實時動作；其中，所述零位傳感器，用于檢測設在度目三角上的零位監(jiān)測點，并將所述零位信號轉換成數(shù)字信號輸入所述DSP控制器；所述DC-DC變換電路分別連接所述CAN總線收發(fā)器、DSP控制器、磁感應編碼器和度目電機驅動電路；所述CAN總線收發(fā)器輸入端連接橫機主控板，CAN總線收發(fā)器輸出端連接DSP控制器；所述DSP控制器輸出端連接所述度目電機驅動電路；所述零位傳感器一端連接度目三角上的零位監(jiān)測點，另一端連接所述DSP控制器，形成第一閉環(huán)；磁感應編碼器一端連接度目電機，另一端連接所述DSP控制器，形成第二閉環(huán)；第一閉環(huán)和第二閉環(huán)共同構成度目三角的位置閉環(huán)。
[0006]作為優(yōu)選，所述DC-DC變換電路上設有負載短路保護電路，以防止負載短路造成度目電機控制器中的器件損壞。
[0007]作為優(yōu)選，所述度目電機驅動電路包括電容模塊、用于連接DSP控制器輸出端的通信接口模塊、驅動芯片、第一 H橋電路和第二 H橋電路；多個所述電容模塊分別連接在驅動芯片一側，通信接口模塊連接在所述驅動芯片輸入端，第一 H橋電路和第二 H橋電路均連接在所述驅動芯片輸出端；所述驅動芯片用于將PWM信號轉化成度目電機匹配的脈沖信號，以驅動度目電機。
[0008]進一步的，所述電容模塊包括電容Cl、電容C2、電容C3和電容C4 ;所述驅動芯片為DRV8711型步進前置驅動芯片；所述電容Cl兩級均連接在驅動芯片兩個針腳上，為電荷泵電路泵送電容；所述電容C2 —端連接24V高電平，用于高邊門極驅動電壓的濾波；所述電容C3和電容C4的一端均接地，所述電容C3用于5V輸出電壓濾波，所述電容C4用于內(nèi)部邏輯供電電壓濾波。
[0009]采用了上述技術方案的控制系統(tǒng)，對度目進行控制，不僅能夠實現(xiàn)實時可變的度目控制，而且可以在編織區(qū)域內(nèi)實時動作，形成不同的密度值，提高織物的平滑度，增加織物種類，還可防止卷邊。同時，還具有如下有益效果:
[0010]一、該系統(tǒng)利用CAN總線通信，由橫機主控直接對度目電機進行通信控制，大大提高了控制的實時性。
[0011]二、由于此控制系統(tǒng)中的零位傳感器對度目三角進行零位檢測，并將信號送回至DSP控制器，形成第一閉環(huán)；磁感應編碼器連接度目電機，對度目電機進行轉位行程的檢測，并將信號送回至DSP控制器，形成第二閉環(huán)，第一、第二閉環(huán)共同構成了度目三角的實時位置和動作的閉環(huán)，所以橫機主控板可以得知其所有度目當前位置所在，大大提高精確性和穩(wěn)定性。
[0012]三、DSP控制器本身算法快速，其正交編碼的硬件接口還可以快速準確的反饋出步進電機實時位置，響應速度快，其和磁感應編碼器、度目電機驅動電路配合效果好，利于對度目進行實時可變及控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1:本實用新型實施例中的結構框架圖。
[0014]圖2:本實用新型實施例中度目電機控制器、度目電機以及度目三角的連接結構示意圖。
[0015]圖3:本實用新型實施例中度目電機控制器的結構框圖。
[0016]圖4:本實用新型實施例中度目電機驅動電路的電路結構框圖。

【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本實用新型做進一步描述。
[0018]實施例:如圖1、圖2和圖3所示針織橫機機頭上進行度目控制的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括由CAN總線通信的橫機主控板、度目電機1、度目電機控制器2、度目三角3和零位傳感器，度目電機I是步進電機，其輸出端通過傳動機構連接度目三角3，這里的傳動機構是現(xiàn)有技術，通常通過一端面設漸開線槽的凸輪實現(xiàn)傳動連接。
[0019]橫機可變度目即是多段的度目成圈控制，在編織區(qū)域內(nèi)，可以實時動作，形成不同的密度值，提高織物的平滑度，增加織物種類，還可防止卷邊。為了實現(xiàn)這一功能，必須要求可變度目電機的控制系統(tǒng)的快速響應，實時變化。本實用新型針對當前橫機無法實現(xiàn)可變度目功能的情況，不僅如圖1改善了系統(tǒng)架構，而且從結構和系統(tǒng)控制兩方面來滿足可變度目的功能需求。這對步進電機的控制系統(tǒng)提出了更高的要求，為滿足此要求，具體還設計了度目電機快速響應的位置閉環(huán)系統(tǒng)，具體結構如下:
[0020]如圖2所示，首先，在結構上，上述度目電機控制器2安裝在度目電機I后端，此度目電機控制器2包括磁編位置檢測，這樣一來，此結構即滿足了磁編對位置的要求，又滿足了度目電機控制器2單獨控制度目電機I的要求。
[0021]其次，如圖3所示，上述度目電機控制器2包括DC-DC變換電路、CAN總線收發(fā)器、磁感應編碼器和度目電機驅動電路。而上述度目電機I 一般為直流24V，所以供電采用24V，經(jīng)過DC-DC變換電路，DC-DC變換電路將外部電源變換成所需直流電，給系統(tǒng)中各個控制部分提供低壓電源。另外此DC-DC電路設有負載短路保護電路，防止負載短路造成各個控制部件的電路的損壞。結構上，表現(xiàn)在DC-DC變換電路分別連接所述CAN總線收發(fā)器、DSP控制器、磁感應編碼器和度目電機驅動電路。上述CAN總線收發(fā)器與其他模塊組成CAN總線，構成與橫機主控板相通信的橋梁，此總線是雙全工，速度可達1Mbps，實時性高，多節(jié)點可同時發(fā)起通信，有優(yōu)先級控制，不會發(fā)生堵塞。結構和連接關系上，CAN總線收發(fā)器的輸入端連接橫機主控板，其輸出端連接DSP控制器，DSP控制器輸出端連接度目電機驅動電路，度目電機驅動電路輸出端連接度目電機1，以驅動度目電機I實時活動。
[0022]上述磁感應編碼器連接度目電機I，磁感應編碼器用于檢測度目電機I每次的轉位行程，將其轉換成數(shù)字信號，并將數(shù)字信號輸入DSP控制器，形成第一個閉環(huán)回路。上述零位傳感器在度目三角3上設有監(jiān)測點，其檢測度目三角3的零位，并將零位信號轉換成數(shù)字信號輸入DSP控制器，形成第二個閉環(huán)回路。確定度目三角3的零位，再通過度目電機I的轉位行程確定度目三角3的實時移位，即可完全確定度目三角3的位置和動作方式，在橫機運動的任何時候都能實時控制度目三角的壓針位置，由于此控制器增加了位置閉環(huán)，所以橫機主控板可以得知其所有度目當前位置所在，大大提高了橫機機頭控制的精確性和穩(wěn)定性，從而為驅動度目電機I實現(xiàn)可變度目奠定了控制基礎。上述DSP控制器將CAN總線收發(fā)器、磁感應編碼器和零位傳感器輸入的數(shù)字型號運算處理，輸出PWM信號，由于DSP控制器輸出端連接度目電機驅動電路，而度目電機驅動電路的功能就是將PWM信號轉換成度目電機所能接收的信號，并連接度目電機，以驅動度目電機I實時動作，度目三角的移動跟隨度目電機1，實現(xiàn)針織過程度目可變。此度目電機控制器2的核心控制采用了 TI的DSP控制器，由于該DSP控制器具有的哈弗結構和乘法器，另外加上高級定時器的PWM輸出控制和正交編碼接口，使其特別適合于電機控制領域，采用此系列的控制核心，可以完全滿足可變度目控制系統(tǒng)的需求。在本實用新型中，通過DSP的核心控制包括以下有益效果:1、產(chǎn)生PWM輸出來控制步進電機驅動電路；2、驅動電路的報警故障反饋也通過DSP的中斷快速反應，達到保護，報警等效果；3、各種通信機制的協(xié)議處理和控制指令的下發(fā)，也通過DSP控制器處理；4、上述的零位傳感器也由DSP檢測；5、磁編對電機位置的實時檢測處理也有DSP完成；6、電機控制的快速響應的PID算法由DSP實時處理。圖4中所示，度目電機驅動電路包括電容模塊、用于連接DSP控制器輸出端的通信接口模塊、驅動芯片、第一 H橋電路和第二 H橋電路組成。所述電容模塊連接在驅動芯片一側，通信接口模塊連接在驅動芯片輸入端，第一 H橋電路和第二 H橋電路均連接在驅動芯片輸出端。
[0023]由于度目電機一般為2相4線制步進電機，所以驅動芯片不僅將PWM信號轉化成度目電機I匹配的脈沖信號，還需要雙H橋電路，通過第一 H橋電路和第二 H橋電路以驅動度目電機I的AB相。上述驅動芯片采用TI公司，型號為DRV8711型的步進前置驅動芯片，最高細分可以做到256細分，過溫、過流、短路等各種保護機制完善，通過spi通信可配置具體工作方式，驅動接口有方向和脈沖信號給定，方便實時。
[0024]為了更加具體地例舉本實用新型的度目電機驅動電路，上述電容模塊具體包括如圖4所示的電容Cl、電容C2、電容C3和電容C4四個電容；而四個電容都連接在DRV8711型步進前置驅動芯片一端。具體地，上述電容Cl兩級均連接在驅動芯片兩個針腳上，為電荷泵電路泵送電容，上述電容C2、電容C3和電容C4依次也是連接在該驅動芯片上，但電容C2一端還連接24V高電平，其用于高邊門極驅動電壓的濾波，電容C3和電容C4的一端都接地，上述電容C3用于5V輸出電壓濾波，電容C4用于內(nèi)部邏輯供電電壓濾波。
[0025]最后，為了更精確定位和構成閉環(huán)系統(tǒng)，本實施例優(yōu)選采用磁感應編碼器進行磁編位置檢測，由高速響應的磁感應集成芯片來完成。磁感應編碼器的優(yōu)勢在有其不受粉塵等耐環(huán)境性能好，結構簡單，溫度范圍寬，特別適合于橫機的工作環(huán)境。對于響應速度和分辨率，由于橫機最高速度為1.2m/s,度目最大行程在I圈左右,所以我們選擇的響應速度2us和分辨率500線的磁編碼器足以滿足要求。加上DSP控制器的正交編碼的硬件接口，可以快速準確的反饋出步進電機實時位置，滿足可變度目功能要求。
[0026]由于系統(tǒng)為CAN總線通信，此度目電機控制器可以有多個，并且多個同時工作。如圖1所示，所以橫機上每個度目電機，如度目電機一、二、三等，即包括前床，后床，左右系統(tǒng)的度目電機，都可安裝本實用新型的控制系統(tǒng)，即可真正實現(xiàn)橫機的可變度目功能。
[0027]值得注意的是，本實用新型所要保護的并不限于上述實施例，通過相似精神原理的修飾、變換和等同替換，均應當屬于本實用新型的保護之列。
【權利要求】
1.針織橫機機頭上進行度目控制的控制系統(tǒng)，包括由CAN總線通信的橫機主控板、度目電機(I)和度目三角(3)，度目電機(I)是步進電機，其輸出端通過傳動機構連接度目三角(3);其特征在于:還包括度目電機控制器(2)和零位傳感器，所述度目三角上設置零位監(jiān)測點；所述度目電機控制器(2)安裝在度目電機(2)后端，所述度目電機控制器(2)包括: DC-DC變換電路，用于給系統(tǒng)中各個控制部分提供低壓直流電源； CAN總線收發(fā)器； DSP控制器，用于將輸入的數(shù)字信號進行運算處理并輸出PWM信號； 磁感應編碼器，用于檢測度目電機(I)每次的轉位行程，將其轉換成數(shù)字信號，并將數(shù)字信號輸入DSP控制器； 度目電機驅動電路，用于將所述PWM信號轉換并輸入至度目電機⑴，以驅動度目電機(I)實時動作； 其中，所述零位傳感器，用于檢測設在度目三角(3)上的零位監(jiān)測點，并將所述零位信號轉換成數(shù)字信號輸入所述DSP控制器；所述DC-DC變換電路分別連接所述CAN總線收發(fā)器、DSP控制器、磁感應編碼器和度目電機驅動電路；所述CAN總線收發(fā)器輸入端連接橫機主控板，CAN總線收發(fā)器輸出端連接DSP控制器；所述DSP控制器輸出端連接所述度目電機驅動電路；所述零位傳感器一端連接度目三角(3)上的零位監(jiān)測點，另一端連接所述DSP控制器，形成第一閉環(huán)；磁感應編碼器一端連接度目電機，另一端連接所述DSP控制器，形成第二閉環(huán)；第一閉環(huán)和第二閉環(huán)共同構成度目三角(3)的位置閉環(huán)。
2.根據(jù)權利要求1所述的針織橫機機頭上進行度目控制的控制系統(tǒng)，其特征在于:所述DC-DC變換電路上設有負載短路保護電路。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的針織橫機機頭上進行度目控制的控制系統(tǒng)，其特征在于:所述度目電機驅動電路包括電容模塊、用于連接DSP控制器輸出端的通信接口模塊、驅動芯片、第一 H橋電路和第二 H橋電路；所述電容模塊連接在驅動芯片一側，通信接口模塊連接在所述驅動芯片輸入端，第一 H橋電路和第二 H橋電路均連接在所述驅動芯片輸出端；所述驅動芯片用于將PWM信號轉化成度目電機(I)匹配的脈沖信號，再通過第一 H橋電路和第二 H橋電路驅動度目電機⑴的AB相。
4.根據(jù)權利要求3所述的針織橫機機頭上進行度目控制的控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電容模塊包括電容Cl、電容C2、電容C3和電容C4 ;所述驅動芯片為DRV8711型步進前置驅動芯片；所述電容Cl兩級均連接在驅動芯片兩個針腳上，電容Cl為電荷泵電路泵送電容；所述電容C2 —端連接24V高電平，用于高邊門極驅動電壓的濾波；所述電容C3和電容C4的一端均接地，所述電容C3用于5V輸出電壓濾波，所述電容C4用于內(nèi)部邏輯供電電壓濾波。
【文檔編號】G05B19/418GK204009551SQ201420448084
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月8日 優(yōu)先權日:2014年8月8日
【發(fā)明者】胡軍祥, 陳斌強 申請人:浙江恒強科技股份有限公司