陳立文

(無錫商業(yè)職業(yè)技術學院 電子系，江蘇 無錫 214053)

噴氣織機儲緯器控制系統(tǒng)的選緯接口電路設計

陳立文

(無錫商業(yè)職業(yè)技術學院 電子系，江蘇 無錫 214053)

介紹了一種用于噴氣織機儲緯器控制系統(tǒng)的選緯接口電路，采用布面圖案采集設定器(簡稱上位機)與儲緯器控制箱主單片機(簡稱下位機)可分離的設計，分析了儲緯器引緯系統(tǒng)、電子引緯開啟雙電源驅動電路、上位機和下位機電路工作原理及壞布修復退緯與圖案編程方法，并對其主要硬件電路、工作原理和控制方案進行了描述。試驗結果表明，采用布面圖案采集設定器離線操作設計可滿足織機功效、節(jié)省每臺控制器的成本。

圖案采集；接口電路；上位機；下位機

噴氣織機的速度和入緯率一直處于領先水平，隨著噴氣織機的飛速發(fā)展，要求色織功能的布面品種不斷更新。這樣，布面圖案采集和處理已成為噴氣織機的重要的技術組成。布面圖案采集可在線進行同步處理，相應的電路設計較為復雜，每一臺織機控制器都要有相應的設定器，這樣就增加了制造成本。也可離線操作，布面圖案采集可獨立在辦公室設定，由專業(yè)工藝員開發(fā)后對一批織機一次性設定。布面圖案離線編輯操作時，系統(tǒng)對不同的布面圖案的處理方式及接口相同，只分別定義不同的圖案代碼。另外，紡織廠只配備少量的布面圖案采集器，就不需要每臺織機自帶一個設定器，可縮小產品體積和降低系統(tǒng)成本。本研究針對中高檔的織機要求，設計了一種最多可以存儲4種任意圖案的嵌入式選緯接口電路。

1 儲緯器引緯系統(tǒng)的工作原理

儲緯器分為A、B、C、D共4個儲緯器頭和1個獨立電控制箱。使用時可以單儲緯頭工作到4個儲緯頭工作任意選擇。其中，4個儲緯頭可同機分別進行四色(或4個品種)紗線的引緯，也可同時二紗線一起引緯(雙線引緯)。獨立電控制箱分為：四色任意自由選緯電路，主、副噴嘴和擋紗銷驅動控制電路，儲緯器電機三相變頻電源等三部分[1]。

1.1 電子儲緯器功能

電子儲緯器[2]由儲緯控制電路、接口電路、變頻器、儲緯交流電機、同軸測速傳感器等組成[1]。緯紗在定長鼓上纏繞時的排列寬度由儲緯器控制箱直接數(shù)字化設定，其纏繞的圈數(shù)可從15～25圈任意調節(jié)，在儲緯鼓上方裝有一個脫紗檢測光電傳感器，它把檢測的脫紗信號送給接口電路上的單片機作為纏繞圈數(shù)的“減”，同軸測速傳感器作為纏繞圈數(shù)的“加”，單片機進行實時計算。當定長鼓上的緯紗排列數(shù)超過了設定值，通過反饋回路控制變頻器使電機減速，使定長鼓上的緯紗排列數(shù)減少。反之亦然。這樣，電機的轉速將根據(jù)織機的速度自動跟蹤而不需要預先設定。同時也保持了儲緯的精確度，使引緯時緯紗張力始終保持基本均勻。

1.2 電子引緯開啟電路采用雙電源驅動

電子引緯有單片微機控制，主噴嘴、副噴嘴、儲緯鼓上的擋紗銷等均采用單向雙電源技術?？刂菩盘枮镃P1和CP2，擋紗銷的接入端為A-CP+和A-CP-。引緯時，CP1為8 ms的高電平，同時CP2也為高電平，V7、V8導通。這樣8 ms的48 V高電壓足以保證驅動的快速響應，當CP1經8 ms變?yōu)榱銜r，CP2仍為高電平。這樣，＋15V電壓經V3、擋紗銷、V8到電源地。此時讓15 V低電壓保持擋紗銷吸合但可以減小擋紗銷電流，在CP2轉為低電平時V8截止，引緯結束。V6為擋紗銷的續(xù)流二極管。采用雙電源技術既可以保證驅動的快速性，又避免擋紗銷發(fā)熱。圖1為雙電源驅動電路原理。

圖1 雙電源驅動控制原理Fig.1 Domination Principle of Dual Power Drive

此外，電子引緯接口控制電路的觸發(fā)信號采用自制的分辨率為2°的織機軸編碼器[3-4]角度信號，因而能準確設定主噴嘴、副噴嘴、儲緯鼓上擋紗銷的開啟，使噴射時間控制更精確可靠。噴氣開啟角度由布面圖案采集器上位機根據(jù)品種工藝要求向控制箱內的下位機傳送數(shù)據(jù)設定。當織機運行信號及角度信號到達后，通過CPU與設定的角度進行比較。兩者一致時，CPU發(fā)出指令，引緯控制電路驅動相應的主噴嘴、副噴嘴和儲緯器上的擋紗銷進行引緯。實際運行表明，擋紗銷工作正常、可考，溫升小于10 ℃。

1.3 電子引緯定長控制的功能

引緯時，在儲緯鼓上的脫紗檢測光電傳感器的另一個功能是把檢測的脫紗信號送給下位機的單片機作為定長計量的緯紗圈數(shù)信號，當一緯中光電傳感器檢測到的脫紗信號次數(shù)與定長圈數(shù)設定值一致時，單片機發(fā)出指令關閉相應的主噴嘴、副噴嘴和儲緯器上的擋紗銷，結束該緯線的引緯。針對不同的紗線品種，另外再設定提前或延遲關閉相應的主噴嘴、副噴嘴和儲緯器上的擋紗銷的時間，使緯紗實現(xiàn)圈數(shù)控制。實現(xiàn)圈數(shù)控制，可以降低氣壓的波動要求，同時氣壓值也可降低。由于氣壓降低，除了節(jié)約能源，還可使緯紗在飛行中消除張力的高峰點，使緯紗吹斷率大幅下降，從而減少百腳、開車橫檔等疵點的出現(xiàn)，提高織

造效率。

2 儲緯器色織系統(tǒng)任意選緯引緯系統(tǒng)的設計

2.1 上位機電路工作原理

布面圖案采集器又稱上位機，由儲緯器設定面板、液晶顯示器、AT89C52單片機、62C256、AT28C256C等存儲器和74LS00、74LS11、74LS138、74HC573等門電路組成。手持布面圖案采集器在接通5 V電源的情況下可進行任意布面圖案的編寫，編寫完畢后保存。然后再到車間各臺布機上對儲緯器控制箱內控制引緯的下位機進行設定并保存，下載保存后可從儲緯器控制箱上拔下布面圖案采集器。如此可節(jié)約成本，一個單位只要有少量的手持上位機即可，不需要每臺織機配一個設定器。本設計的上位機可設定并存儲4種不同的布面圖案信息。不更新數(shù)據(jù)不會丟失。上位機電路如圖2所示。圖中與MAX202相連的插座為上、下位機通信連接電纜線。

布面圖案采集器也即上位機的工作原理為：由X1插座接通5 V電源后就可以由數(shù)據(jù)輸入和下載鍵盤對圖案進行編輯。編輯時自動以A、B、C、D的順序進行噴緯數(shù)量的寫入。A、B、C、D可以或缺并可任意不規(guī)則循環(huán)。整個圖案編輯完畢后按Enter鍵下載并存儲到布面圖案采集器中。其他鍵中Clear為數(shù)據(jù)修改清除鍵，page up和page down為顯示當前頁的上一頁或下一頁的翻頁鍵，F(xiàn)1為圖案代瑪更換鍵，Esc為恢復鍵。←↑→↓為圖案修改時的行或字間轉移鍵。

圖2 上位機電路原理Fig.2 Principle of Master Computer Circuit

要把圖案下載到下位機時，把上下位機聯(lián)接電纜接通上位機的X1和下位機的X2。然后按F1在4種圖案中找出要下傳的圖案代碼，再按下Enter鍵和page down鍵就可下載到下位單片機。下載完畢拔下上下位機聯(lián)接電纜，取下布面圖案采集器。

2.2 下位機電路工作原理

儲緯器控制箱主單片機又稱下位機，如圖3所示。每個控制箱都含有一個下位機。下位機的功能和執(zhí)行要求由上位機下載來的程序來控制，下位機的主要作用是根據(jù)上位機設定的布面圖案產生4個儲緯器A～D的觸發(fā)脈沖信號。用該觸發(fā)脈沖信號經放大電路驅動儲緯器擋紗銷、主噴嘴、副噴嘴等。要使A儲緯器引緯就輸出A儲緯器相應的各個觸發(fā)脈沖信號，同理，要使B儲緯器引緯就輸出B儲緯器相應的各個觸發(fā)脈沖信號，以此類推。下位機主要硬件電路與上位機相同，由AT89C52單片機、62C256、AT28C256C等存儲器和74LS00、74LS11、74LS138、74HC573等門電路組成。AT89C52單片機的P10～P13作A、B、C、D 4個儲緯器引緯的觸發(fā)信號，高電平為觸發(fā)引緯。并用該高電平的寬度作為圖1中CP2的寬度，也就是引緯的時間控制寬度。主噴嘴、副噴嘴和儲緯器上的擋紗銷的通電寬度可能會有提前或延遲，這可根據(jù)實際工藝要求由相應的驅動電路作設定。

如要更換織物品種，則重新對該織機進行新的圖案設定。由于設定后可以把布面圖案采集器(上位機)從電控箱上拔下，這樣，不僅減少了系統(tǒng)的硬件成本，也可以防止他人誤操作更改參數(shù)。

3 壞布修復退緯與圖案編程方法

3.1 布面整個圖案

要保證布面的完整性就必須從一張圖案(布面整個圖案)的第一緯開始讀取，讀取每緯圖案數(shù)據(jù)時，則從該張圖案(布面整個圖案)的第一根緯線開始。讀取每個緯線數(shù)據(jù)前先查詢數(shù)據(jù)狀態(tài)，如果數(shù)據(jù)已準備好則讀取數(shù)據(jù)[1]。

3.2 壞布修補或者引緯故障

在出現(xiàn)壞布進行修補時，織機為倒車運行，儲緯器不噴緯，但下位機仍要讀取緯線數(shù)據(jù)。因此，下位機在讀取圖案數(shù)據(jù)前應先判斷當前位置的起始位置，是否當前出現(xiàn)壞布或者引緯故障，是的話必須記住當前處在第幾緯。修布時每退一緯，程序也相應退一緯，直到退到壞布開始的地方結束退緯。當重新織布時，將從最后一緯退緯處以原布面圖案程序繼續(xù)進行。圖4是讀取圖案數(shù)據(jù)和壞布修補的流程。

如要更換織物品種，則重新對該織機進行新的圖案設定。由于設定后可以把布面圖案采集器(上位機)從電控箱上拔下。這樣，不僅減少了系統(tǒng)的硬件成本，也可以防止他人誤操作更改參數(shù)[1]。

圖4 圖案數(shù)據(jù)讀取流程Fig.4 Read Flow of Pattern Data

4 結 語

本設計在實際使用時，操作方便、可靠，可防止他人誤設定，便于管理。可以在離線情況下設定圖案數(shù)據(jù)，手持圖案采集設定器一次可以設定并儲存4種圖案數(shù)據(jù)，需要對某臺織機設定布面圖案數(shù)據(jù)時，只要直接插上圖案采集設定器調出相應的圖案數(shù)據(jù)進行設定，操作很方便。平時織機上不裝圖案采集設定器，這樣，織機控制系統(tǒng)也可減少硬件成本。不足之處有二處：一是圖案數(shù)據(jù)分別以A儲緯頭多少緯、B儲緯頭多少緯、C儲緯頭多少緯、D儲緯頭多少緯、再A儲緯頭多少緯……圖案效果看上去不太直觀，編輯圖案時也要格外認真細心，否則容易出錯；二是第一緯引緯的延遲和倒數(shù)第二圈緯信號來后的引緯時間的延遲都是用撥碼開關設定，需要打開控制箱才能操作。

[1]陳立文.噴水織機選緯離線采集接口方法的設計和應用[J].棉紡織技術，2006(8)：12-14.

[2]嚴鶴群，戴繼光.噴氣織機原理與使用[M].北京：中國紡織出版社，2006：398-400.

[3]陳立文.基于數(shù)字集成電路的低成本噴氣織機軸編碼器[J].絲綢，2009(9)：22-23，31.

[4]吳天明.畢加諾噴氣織機維修實踐之三——PAT噴氣織機軸編碼器(光電編碼器)修理[J].江蘇紡織，2006(5)：70.

Interface Circuit Design of Air-jet Loom Weft Feeder Control System

CHEN Li-wen

(Department of Electronics, Wuxi Institute of Commerce, Wuxi 214053, China)

This paper introduces an interface circuit for air-jet loom weft feeder control system which separates fabric collection set devices (i.e. master computer) from weft feeder control casing master processor (i.e. slave computer). This paper analyzes operating principle of the weft feeder insertion system, dual power electronic weft opening drive circuit, master computer and slave computer electric circuit, grey fabric repairing, picking back and pattern programming. It describes major hardware, operating principle and control scheme. The results show that the fabric pattern set device offline collection meets the efficacy of the loom, and saves the cost of each controller.

Image capture; Interface circuit; Master computer; Slave computer

TS103.337.11

A

1001-7003(2010)12-0025-04

2010-07-06；

2010-10-10

陳立文(1960－ )，男，高級工程師，主要從事變頻調速和直流電機自動控制系統(tǒng)的研究。