張成俊， 左小艷， 張 弛， 吳曉光

(武漢紡織大學(xué) 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院， 湖北 武漢 430073)

采用網(wǎng)絡(luò)控制的電腦橫機(jī)CAN總線調(diào)度仿真

張成俊， 左小艷， 張 弛， 吳曉光

(武漢紡織大學(xué) 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院， 湖北 武漢 430073)

為滿足電腦橫機(jī)控制器網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展方向的要求，在分析傳統(tǒng)電腦橫機(jī)單機(jī)控制器的基礎(chǔ)上，提出了基于雙電腦橫機(jī)控制器的CAN總線的調(diào)度仿真方法，并設(shè)計(jì)了1臺電腦控制器同時(shí)控制2臺電腦橫機(jī)的“PC+節(jié)點(diǎn)”的網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)。通過將電腦橫機(jī)控制系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)、電磁控制器和傳感器等部件等效為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，并利用MatLab數(shù)學(xué)軟件中的Truetime工具箱，按照雙電腦控制器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，建立基于CAN總線的網(wǎng)絡(luò)化電腦橫機(jī)的仿真模型。并對CAN總線的動(dòng)態(tài)調(diào)度算法和混合調(diào)度算法性能進(jìn)行仿真對比，得出混合調(diào)度算法可滿足網(wǎng)絡(luò)化電腦橫機(jī)控制系統(tǒng)要求的結(jié)論，驗(yàn)證了利用CAN總線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)化電腦橫機(jī)控制器的可行性。

電腦橫機(jī)； 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)； CAN總線； 調(diào)度算法

電腦橫機(jī)利用主伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)機(jī)頭在針板上往復(fù)移動(dòng)，完成對織針上升高度的控制，實(shí)現(xiàn)毛衫編織。由于傳統(tǒng)的電腦橫機(jī)主控制器與機(jī)頭位置分離，二者之間的連線需要盡可能的少，文獻(xiàn)[1-2]通過研究對比工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)總線 (industrial standard architecture, ISA)、外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn)總線 (peripheral component interconnect, PCI)、串行RS232、RS485和控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線(controller area network, CAN)，選擇了通信速度高達(dá)1 Mbps的CAN總線作為電腦橫機(jī)主控制與機(jī)頭控制器之間的通信總線，并根據(jù)毛衫編織花型的特點(diǎn)，對CAN總線的通信數(shù)據(jù)進(jìn)行了管理[3]。

由于橫機(jī)機(jī)頭的傳感和執(zhí)行元件包含CAN總線通信模塊、機(jī)頭零位傳感器檢測模塊、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、電磁鐵驅(qū)動(dòng)模塊、選針器驅(qū)動(dòng)模塊和IO擴(kuò)展模塊等。電腦橫機(jī)的控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備[3]由電腦利用花型處理軟件生成多個(gè)控制數(shù)據(jù)文件，然后利用U盤將數(shù)據(jù)拷貝至電腦橫機(jī)的主控制器。在電腦橫機(jī)運(yùn)行的過程中，橫機(jī)的編織動(dòng)作需要根據(jù)機(jī)頭的位置，主控制器利用CAN總線向機(jī)頭控制器發(fā)送控制命令和控制數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)機(jī)頭上各執(zhí)行元件。為實(shí)現(xiàn)電腦橫機(jī)高速編織，大多數(shù)的電腦橫機(jī)主控制器采用高級精簡指令處理器 (advanced RISC machines, ARM)[4-5]實(shí)現(xiàn)，有的主控制系統(tǒng)為追求高速性和高效性，其控制器采用ARM、數(shù)字信號處理器 (digital signal processing, DSP)和現(xiàn)場可編程門陣列(field programmable gate array, FPGA)組合的架構(gòu)方式[6-7]，從而增加其控制系統(tǒng)的計(jì)算能力、通信能力和數(shù)據(jù)采集與控制能力，但該電腦橫機(jī)控

制器也增加了設(shè)備的制造成本。

隨電子計(jì)算機(jī)制造水平的日益進(jìn)步和發(fā)展，電子計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)通信能力均高于市場上主流的DSP和ARM芯片的處理和通信能力，因此，本文提出利用電子計(jì)算機(jī)做電腦橫機(jī)上位機(jī)，并利用PCI-CAN的數(shù)據(jù)通信接口直接與1臺或者多臺電腦橫機(jī)機(jī)頭控制器相連，形成“PC+節(jié)點(diǎn)”的網(wǎng)絡(luò)橫機(jī)控制系統(tǒng)。與傳統(tǒng)單機(jī)系統(tǒng)相比，采用“PC+節(jié)點(diǎn)”網(wǎng)絡(luò)橫機(jī)控制系統(tǒng)可增強(qiáng)上位機(jī)數(shù)據(jù)的處理和通信能力，省掉主控制器的系統(tǒng)電路板，降低電腦橫機(jī)后期的維護(hù)成本。

1 網(wǎng)絡(luò)控制電腦橫機(jī)結(jié)構(gòu)

1.1 傳統(tǒng)電腦橫機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的電腦橫機(jī)采用主控制器、機(jī)頭控制器和人機(jī)界面的三模塊結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示[1]。

主控制器主要擔(dān)負(fù)電腦橫機(jī)主伺服電動(dòng)機(jī)、搖床伺服電動(dòng)機(jī)、力矩電動(dòng)機(jī)和羅拉電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)任務(wù)，管理與人機(jī)界面的485通信和與機(jī)頭控制器的CAN總線通信任務(wù)，并完成橫機(jī)工作狀態(tài)的指示與傳感器的采集任務(wù)。由于主控制器的任務(wù)繁重，處理速度快，一般都采用DSP器件或者ARM器件作為其核心處理器。人機(jī)界面主要完成花型數(shù)據(jù)的存取工作和與主控制器的交互任務(wù)。機(jī)頭控制器利用FPGA完成多個(gè)元件的驅(qū)動(dòng)工作，由于FPGA編程靈活，可擴(kuò)展性強(qiáng)，適用于不同機(jī)型的驅(qū)動(dòng)工作，簡化了橫機(jī)控制器的設(shè)計(jì)和開發(fā)工作量。

1.2 基于網(wǎng)絡(luò)控制的電腦橫機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

由于CAN總線的近距傳輸速度快，最多支持110個(gè)節(jié)點(diǎn)，傳輸介質(zhì)可為雙絞線或者光纖，適合于工業(yè)自動(dòng)化、工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。本文研究在傳統(tǒng)電腦橫機(jī)CAN總線通信的基礎(chǔ)上，提出利用CAN總線構(gòu)成“PC+節(jié)點(diǎn)”的網(wǎng)絡(luò)控制橫機(jī)系統(tǒng)的思想。

利用CAN總線構(gòu)成的“PC+節(jié)點(diǎn)”網(wǎng)絡(luò)控制橫機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。每臺電腦橫機(jī)的傳感和執(zhí)行元件均為網(wǎng)絡(luò)化橫機(jī)控制器的1個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)均通過CAN總線與PC內(nèi)部的PCI-CAN控制板卡直接相連，實(shí)現(xiàn)1臺PC主機(jī)同時(shí)控制多臺橫機(jī)進(jìn)行編織操作。

圖2 網(wǎng)絡(luò)化電腦橫機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.2 Computerized flat knitter network control system

將圖2所示網(wǎng)絡(luò)控制的2臺電腦橫機(jī)系統(tǒng)等效為7個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)的類型及驅(qū)動(dòng)方式如表1所示。節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)5分別為2臺橫機(jī)的電動(dòng)控制器，負(fù)責(zé)接收電腦控制器發(fā)送的電動(dòng)機(jī)的控制數(shù)據(jù)，并通過內(nèi)部端口送出直接控制伺服電動(dòng)機(jī)，使得電腦控制器通過網(wǎng)絡(luò)對伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)；只要接收控制器發(fā)送的電動(dòng)機(jī)控制數(shù)據(jù)，電動(dòng)機(jī)便開始動(dòng)作，故此節(jié)點(diǎn)采用事件驅(qū)動(dòng)方式。節(jié)點(diǎn)2和節(jié)點(diǎn)6分別為2臺橫機(jī)的電磁鐵和選針器控制器，電磁鐵和選針器控制器只負(fù)責(zé)接收控制器的電磁鐵和選針器控制數(shù)據(jù)，并利用內(nèi)部的電磁鐵驅(qū)動(dòng)器件對各類電磁鐵元件的動(dòng)作驅(qū)動(dòng)，采用事件驅(qū)動(dòng)方式。節(jié)點(diǎn)3和節(jié)點(diǎn)7分別為2臺橫機(jī)的傳感器節(jié)點(diǎn)，為保證傳感器實(shí)時(shí)地采集到當(dāng)前橫機(jī)機(jī)頭的位置信息，需要周期性地從編碼器采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)計(jì)算、處理后發(fā)送給電腦控制器，采用周期時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)方式，另外傳感器節(jié)點(diǎn)還需要負(fù)責(zé)對突發(fā)信息進(jìn)行處理，如機(jī)頭極限位置和斷紗警告，此時(shí)傳感器節(jié)點(diǎn)在實(shí)時(shí)內(nèi)向控制器傳輸警告信息，此時(shí)采用非周期事件驅(qū)動(dòng)方式。節(jié)點(diǎn)4為電腦控制器，負(fù)責(zé)接收節(jié)點(diǎn)3和節(jié)點(diǎn)7的傳感器數(shù)據(jù)信息，一旦接收到傳感器數(shù)據(jù)，控制器便立即進(jìn)行運(yùn)算，并以最快的速度向節(jié)點(diǎn)1、節(jié)點(diǎn)2、節(jié)點(diǎn)5和節(jié)點(diǎn)6發(fā)送控制信息，為提高系統(tǒng)的處理速度，采用事件驅(qū)動(dòng)方式。

利用CAN總線構(gòu)成的“PC+節(jié)點(diǎn)”的橫機(jī)系統(tǒng)具有抗干擾能力強(qiáng)、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、節(jié)點(diǎn)數(shù)眾多和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，但整個(gè)系統(tǒng)中信息源較多，其傳輸過程會(huì)占用網(wǎng)絡(luò)通信線路的帶寬，造成信息傳輸過程中不可避免地出現(xiàn)丟包、延時(shí)等現(xiàn)象。為解決此現(xiàn)象，需要對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度研究，分析調(diào)度算法對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的影響，從而使分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)取得較為理想的控制效果。

2 調(diào)度算法

2.1 固定優(yōu)先級調(diào)度算法

固定優(yōu)先級調(diào)度算法是一種靜態(tài)調(diào)度算法，在程序設(shè)計(jì)時(shí)按照消息的周期和截止期給每個(gè)消息安排優(yōu)先級，在數(shù)據(jù)傳輸過程中，優(yōu)先級高的消息會(huì)搶占總線，從而保證其最先傳輸。

固定優(yōu)先級調(diào)度算法包括了比例單調(diào)算法和截止期單調(diào)算法2類，比例單調(diào)算法是按消息的周期進(jìn)行設(shè)定優(yōu)先級，消息周期越小，其優(yōu)先級越高；截止期單調(diào)算法是按消息截止期進(jìn)行設(shè)定優(yōu)先級，截止期越短，優(yōu)先級越高[8]。

2.2 動(dòng)態(tài)優(yōu)先級算法

動(dòng)態(tài)優(yōu)先級算法是一種隨時(shí)間推移動(dòng)態(tài)調(diào)整各站點(diǎn)優(yōu)先級的算法，每個(gè)節(jié)點(diǎn)訪問總線的權(quán)力相同，可避免高優(yōu)先級的消息始終占用通信總線，保證各類消息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。其思想為：初始化為每個(gè)節(jié)點(diǎn)擁有不同的優(yōu)先級，若消息傳輸過程中沒有發(fā)生沖突，則按原有的優(yōu)先級進(jìn)行消息傳輸；若傳輸過程發(fā)生沖突，優(yōu)先級高的節(jié)點(diǎn)在總線競爭中會(huì)獲得優(yōu)先傳輸?shù)臋?quán)力，并把總線競爭失敗的節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級提高一個(gè)等級，以提高沖突發(fā)生時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)母怕?。若下次該?jié)點(diǎn)的總線競爭仍然失敗，則其傳輸?shù)膬?yōu)先級進(jìn)一步提高，從而進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)母怕?，以?dòng)態(tài)保證低優(yōu)先級節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母怕?，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性[9]。

2.3 混合調(diào)度算法

電腦橫機(jī)網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的消息有周期性非實(shí)時(shí)消息、周期性實(shí)時(shí)消息、非周期實(shí)時(shí)消息和非周期非實(shí)時(shí)消息。對于電腦橫機(jī)控制器而言，伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)消息為周期性實(shí)時(shí)消息；極限位、斷紗和斷針的警告消息為非周期實(shí)時(shí)消息；其他控制消息為非實(shí)時(shí)消息。對于采用網(wǎng)絡(luò)控制的橫機(jī)控制系統(tǒng)，CAN總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息很多，采用固定優(yōu)先級算法，會(huì)使得優(yōu)先級低的消息經(jīng)常處理等待狀態(tài)，無法保證數(shù)據(jù)的傳輸；采用動(dòng)態(tài)優(yōu)先級算法，可減少低優(yōu)先級消息的等待狀態(tài)，提高總線的利用率，但在消息傳輸?shù)膬?yōu)先級修改的過程中，會(huì)加重系統(tǒng)的資源消耗。混合調(diào)度算法是一種集固定優(yōu)先級算法和動(dòng)態(tài)優(yōu)先級算法優(yōu)點(diǎn)的混合算法，既可保證低優(yōu)先級消息的正常傳輸，也可提高網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)帶寬的利用率[10]。混合調(diào)度算法的流程圖如圖3所示。

圖3 混合調(diào)度算法流程圖Fig.3 Hybrid scheduling algorithm flow chart

將網(wǎng)絡(luò)消息的最高兩位用于消息類型標(biāo)識，最高位標(biāo)識為1，說明該消息為非周期非實(shí)時(shí)消息，其優(yōu)先級最高，但多臺橫機(jī)同時(shí)有多個(gè)同樣高優(yōu)先級的消息到達(dá)時(shí)，確保其最快的時(shí)間內(nèi)獲得消息的發(fā)送權(quán)，故此消息的調(diào)度采用動(dòng)態(tài)優(yōu)先級實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)消息的次高位為1時(shí)表示消息為周期實(shí)時(shí)消息，否則為非實(shí)時(shí)消息，對于周期性的實(shí)時(shí)消息，按照消息的固定優(yōu)先級進(jìn)行固定優(yōu)先級調(diào)試；對于非實(shí)時(shí)消息，可根據(jù)數(shù)據(jù)消息的性質(zhì)，采用固定或者動(dòng)態(tài)優(yōu)先級的消息調(diào)度。采用上述的混合調(diào)度算法可保證消息有實(shí)時(shí)傳輸和處理，避免了固定優(yōu)先級和動(dòng)態(tài)優(yōu)先級調(diào)度方法存在的不足。

3 基于Truetime工具箱的調(diào)度仿真

為驗(yàn)證電腦橫機(jī)數(shù)據(jù)信息調(diào)度策略的合理性，利用基于MatLab的Truetime工具箱[11]對上述的電腦橫機(jī)網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真驗(yàn)證。

3.1 網(wǎng)絡(luò)化橫機(jī)模型

利用Truetime工具箱的7個(gè)內(nèi)核模塊分別模擬2個(gè)電動(dòng)機(jī)模塊、2個(gè)傳感器模塊、2個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)器模塊和1個(gè)控制器模塊，1個(gè)Network模塊的CSMA/AMP來模擬CAN總線網(wǎng)絡(luò)，基于1臺電腦控制器的網(wǎng)絡(luò)化電腦橫機(jī)模型如圖4所示。

圖4 電腦橫機(jī)網(wǎng)絡(luò)化仿真模型Fig.4 Simulation model for computerized flat knitter network

圖4中CAN總線網(wǎng)絡(luò)類型為CSMA/AMP，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)為7，數(shù)據(jù)傳輸速率為25×104bits/s，數(shù)據(jù)大小為40字節(jié)，數(shù)據(jù)丟包率為0。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊負(fù)責(zé)伺服電動(dòng)機(jī)控制信息的接收和電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)，接收端接收控制器模塊送至的消息，伺服電動(dòng)機(jī)的位置信息采集由傳感器模塊完成，因此在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊中并示向控制器的輸入接口回送消息。電磁驅(qū)動(dòng)器模塊采用開環(huán)控制，只接收控制器的控制消息和驅(qū)動(dòng)電磁閥的動(dòng)作，并示向控制器回送消息?？刂破鬏斎攵私邮諅鞲衅魉腿氲南ⅲ瑫r(shí)對控制數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，同時(shí)還需要通過輸出端接口向電動(dòng)機(jī)和電磁控制器送出控制消息，任務(wù)較為繁重。為保證橫機(jī)控制器消息不發(fā)生沖突，CAN總線網(wǎng)絡(luò)需要對其各類消息進(jìn)行調(diào)度，從而保證消息及時(shí)的到達(dá)，減少消息之間的沖突。

3.2 傳感器的采樣周期計(jì)算

假設(shè)電腦橫機(jī)的最快移動(dòng)速度為Vmax，電腦橫機(jī)的針距為E。為保證電腦橫機(jī)的正常運(yùn)行和控制，即傳感器需要準(zhǔn)確地識別機(jī)頭移動(dòng)1枚織針的距離，根據(jù)采樣定理可確定在機(jī)頭移動(dòng)1枚織針距離的時(shí)候，傳感器需要對其進(jìn)行2次采樣和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸，因此傳感器的采樣周期Tsample的計(jì)算式為

(1)

利用上式，對于機(jī)頭最高移動(dòng)速度Vmax=2 m/s，織針間距E=4.72 針/cm的電腦橫機(jī)，可計(jì)算出其傳感器的采樣周期Tsample=0.002 1 s。

3.3 調(diào)度算法仿真與比較

由于1臺控制器同時(shí)控制2臺電腦橫機(jī)，控制器與電腦橫機(jī)的位置可能會(huì)有一定的距離，為保證CAN總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，采用250 kbps的通信波特率，分別用動(dòng)態(tài)優(yōu)先級調(diào)度算法和混合優(yōu)先級調(diào)度算法對于圖4所示的網(wǎng)絡(luò)化電腦橫機(jī)模型進(jìn)行仿真，其調(diào)度算法的仿真結(jié)果如圖5所示。圖中當(dāng)水平線條處于較高的位置，說明此節(jié)點(diǎn)正在向網(wǎng)絡(luò)傳輸消息；當(dāng)水平線條處于較低的位置，說明此節(jié)點(diǎn)處理空閑狀態(tài)；當(dāng)水平線條處于中間位置，說明此時(shí)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的消息被網(wǎng)絡(luò)上其他的消息阻隔，處于等待調(diào)度狀態(tài)。

圖5 采用網(wǎng)絡(luò)控制電腦橫機(jī)調(diào)度算法仿真Fig.5 Scheduling algorithm simulation for computerized flat knitter network. (a) Dynamic priority scheduling algorithm (b) Hybrid scheduling algorithm

由圖5可看出，無論哪種調(diào)度算法，電動(dòng)機(jī)節(jié)點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)5)和電磁控制節(jié)點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)2和節(jié)點(diǎn)6)只接收控制器的控制信號，并不向整個(gè)網(wǎng)絡(luò)回送消息，故無消息的調(diào)度。利用動(dòng)態(tài)優(yōu)先級調(diào)度算法的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，傳感器節(jié)點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)3和節(jié)點(diǎn)7)和電腦控制器節(jié)點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)4)的信號發(fā)送需要等待較長的時(shí)間，甚至出現(xiàn)了信號無法送出的情況，產(chǎn)生了信號的死鎖現(xiàn)象。而在混合調(diào)度算法中，整個(gè)電腦橫機(jī)網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中的各節(jié)點(diǎn)信號傳輸正常，任何節(jié)點(diǎn)的信號均可順利送出，消除了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信號的死鎖現(xiàn)象，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語

本文在分析傳統(tǒng)電腦橫機(jī)單機(jī)控制的基礎(chǔ)上，提出了網(wǎng)絡(luò)化電腦橫機(jī)控制器的控制方法，即利用一臺電腦控制器同時(shí)控制兩臺及以上的電腦橫機(jī)編織動(dòng)作。為驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)化電腦橫機(jī)的可行性，利用Truetime工具箱對網(wǎng)絡(luò)化電腦橫機(jī)調(diào)度方法進(jìn)行建模和仿真，通過對網(wǎng)絡(luò)化電腦橫機(jī)的調(diào)度算法進(jìn)行仿真對比，得出了混合調(diào)度算法可滿足電腦橫機(jī)控制器網(wǎng)絡(luò)化要求的結(jié)論。

相比于傳統(tǒng)的電腦橫機(jī)控制器，基于CAN總線的網(wǎng)絡(luò)化電腦橫機(jī)具有上位機(jī)處理能力和通信能力強(qiáng)的特點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)化控制器的研究為我國電腦橫機(jī)控制器的研究提出新的研究方向，為電腦橫機(jī)控制器向著互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)控制方向的發(fā)展提供了切實(shí)可行的解決方案。

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CAN bus scheduling simulation for computerized flat knitting machine based on network control

ZHANG Chengjun, ZUO Xiaoyan, ZHANG Chi, WU Xiaoguang

(SchoolofMechanicalEngineeringandAutomation,WuhanTextileUniversity,Wuhan,Hubei430073,China)

In order to meet the development requirements of the network control of computerized flat knitting machine, a high-speed CAN bus network control system for the computerized flat knitter is proposed based on the conventional stand-alone controller, and a network control structure of the “PC+ nodes” is designed to use in the computer controller, which can control two flat knitting machines at the same time. The components of flat knitting machine, including motors, electromagnetic controllers and sensors are equivalent to the network nodes. According to the network structure of two machine's controllers, the simulation model of the network computer flat knitting machine based on CAN bus is established by TrueTime toolbox in Matlab software. Based on the model, by simulating and comparing the dynamic priority scheduling algorithm and hybrid scheduling algorithm, it concludes that the hybrid scheduling algorithm fits the computerized flat knitter network control system, which verifies the feasibility of the network controller of the computerized flat knitting machine based on CAN bus.

computerized flat knitting machine; network control system; CAN bus; scheduling algorithm

10.13475/j.fzxb.20150100606

2015-01-05

2016-04-28

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51175384，51305309)；湖北省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(2014CFA099)

張成俊(1979—)，男，副教授，博士。主要研究方向?yàn)獒樋椦b備設(shè)計(jì)與控制。E-mail：zchengj_wuse@163.com。

TP 311； TS 132

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