紡織機械控制系統中嵌入式技術(shù)的運用論文

紡織機械控制系統中嵌入式技術(shù)的運用論文

　　摘要:結合個(gè)人在紡織機械控制系統上的研究經(jīng)驗與相關(guān)參考文獻，分析了傳統的紡織機械控制系統存在的缺點(diǎn)，探討嵌入式系統的優(yōu)勢，闡述在紡織機械控制系統中嵌入式技術(shù)的具體應用，以期促進(jìn)嵌入式系統與紡織行業(yè)的有機融合。

　　關(guān)鍵詞:紡織;機械控制系統;嵌入式

　　1傳統紡織機械控制系統存在的缺點(diǎn)

　　觸電式和步進(jìn)式分離器件式控制裝置、單片機控制裝置、PLC控制裝置是傳統紡織機械最常使用的控制系統，但這些系統在實(shí)際應用過(guò)程中存在明顯缺點(diǎn)，即:以繼電器和分立電子線(xiàn)路為控制裝置的紡織機，系統機構不僅十分復雜，且在運行過(guò)程中可靠性較低，功能消耗較大，控制柜本身的體積過(guò)大，其本身還存在著(zhù)控制精確度較差、使用成本較高、各個(gè)控制特點(diǎn)與保護特性之間的配合不夠合理等問(wèn)題。尤其是隨著(zhù)使用時(shí)間的增加，系統部件本身的性能極易受到溫度、潮濕、雜質(zhì)、灰塵以及機械摩擦等諸多外界因素的影響，其本身的性能會(huì )大大降低，甚至發(fā)生失控問(wèn)題。以單片機作為控制裝置加以控制的紡織機，因為其本身的邏輯控制程序十分煩瑣，也就出現了一些不必要的維修與調試工作環(huán)節，加劇了線(xiàn)路板驅動(dòng)部件的老化程度，一旦線(xiàn)路板驅動(dòng)部件出現問(wèn)題，則必須要整塊進(jìn)行更換，維修成本也十分高昂。使用PLC作為紡織機械控制系統的控制裝置，具有較大的局限性，必須要對軟件、硬件進(jìn)行改進(jìn)，為其配備額外的設備與電路。同時(shí)由于PLC軟、硬件的體系結構往往是相對封閉的，因此PLC使用的總線(xiàn)、通信網(wǎng)絡(luò )、協(xié)議往往都是專(zhuān)用的，但是由于各個(gè)公司的組態(tài)與硬件結構都不盡相同，所以PLC本身各不相容。

　　2嵌入式技術(shù)及系統的優(yōu)點(diǎn)

　　嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術(shù)為基礎，對軟件、硬件均進(jìn)行剪裁，適用在應用系統中，對功能、成本、功耗、可靠性等都有著(zhù)較為苛刻要求的一種專(zhuān)用計算機系統，集計算機技術(shù)、半導體技術(shù)、通信技術(shù)等數據傳輸技術(shù)、傳感技術(shù)于一體，是一個(gè)技術(shù)密集型、資金密集型的創(chuàng )新知識集成系統。嵌入式系統主要由微處理器、外圍硬件設備、操作系統、應用系統四部分組合而成。根據不同的應用方式，還可以將嵌入式系統分為以下三種體系結構形式，即:知識產(chǎn)權核級、芯片級、模塊級，將其在各個(gè)應用系統中嵌入，從而實(shí)現對應用的有效控制、監視及管理。嵌入式技術(shù)主要具備以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):能夠在對方系統中嵌入，最大限度滿(mǎn)足對方系統在實(shí)際環(huán)境中的所有需求，如，物理環(huán)境需求、電氣環(huán)境需求、成本需求等。嵌入式技術(shù)滿(mǎn)足了軟件代碼的高質(zhì)量、可靠性要求，利用C語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言進(jìn)行代碼編寫(xiě)，能夠最大限度減小二進(jìn)制的代碼長(cháng)度，進(jìn)一步提高應用程度的執行速度。計算機操作系統與應用接口是計算機最為基本的組成部分，但是無(wú)論是開(kāi)發(fā)程序，還是完善程序都必須要在OS平臺上運行，無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性要求。而嵌入式系統則大不相同，嵌入式系統能夠直接在ＲTOS環(huán)境下的芯片上運行，確保了應用的實(shí)時(shí)性與可靠性，在降低開(kāi)發(fā)平臺時(shí)間的基礎上，最大限度確保了軟件質(zhì)量。嵌入式系統除了具備USB火線(xiàn)，還具備ＲS232接口、IEEE488接口、太網(wǎng)接口以及TCP/IP協(xié)議，在低層控制與上層通信中都能得到很好的應用。在紡織機械控制系統中應用嵌入式系統，不僅能利用先進(jìn)的計算機技術(shù)與網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)提高紡織機械控制系統的準確性與可靠性，還能準確群控紡織機械控制系統，建立實(shí)時(shí)數據庫加以分析，這將成為紡織機械未來(lái)控制系統的發(fā)展趨勢。

　　3嵌入式技術(shù)在紡織機械控制系統中的應用

　　為了詳細剖析嵌入式技術(shù)在紡織機械控制系統中的應用，筆者利用圓網(wǎng)印花機的控制系統為例進(jìn)行分析。圓網(wǎng)印花機是一個(gè)多部分協(xié)調運動(dòng)的電氣傳動(dòng)系統，因此圓網(wǎng)印花機中的印花圓網(wǎng)、送布皮帶都必須同步運動(dòng)。當印花傳送帶經(jīng)過(guò)主機拖動(dòng)后，要確保其能夠以相對穩定的速度持續運行，各個(gè)印花篩網(wǎng)則由步進(jìn)電機拖動(dòng)對送步帶進(jìn)行跟蹤，達到同步轉速后再經(jīng)過(guò)快速調整，使各個(gè)篩網(wǎng)零位能夠與第一級篩網(wǎng)零件標志相互會(huì )合，此時(shí)織物則進(jìn)入印花機中。需要注意的是，在穩態(tài)運行中，各個(gè)篩網(wǎng)不僅要能對皮帶速度進(jìn)行自我調整，還要能解決干擾誤差，根據前級誤差重新計算最佳的會(huì )合點(diǎn)。同時(shí)，由于圓網(wǎng)印花機存在較多的被控設備，設備與設備之間需要大量的通信，所以多采用分布式控制系統，其中0號下位機主要用于導布帶速度的測量，1號～n號下位機主要用于對各級圓網(wǎng)位置及速度的控制，上位機則主要用于監控、協(xié)調以及管理下位機。在分布式圓網(wǎng)印花機的控制系統中應用嵌入式技術(shù)，可以通過(guò)嵌入式CPU實(shí)現下位機運行，通過(guò)AＲM9處理器及嵌入式操作系統還能實(shí)現對其他幾個(gè)模塊的協(xié)調控制。要將編碼器安裝在系統導帶單元上，光電檢測開(kāi)關(guān)安裝在印花單元上。通常情況下，管理并驅動(dòng)1～4個(gè)單元只需要一個(gè)嵌入式驅動(dòng)節點(diǎn)，管理1～4個(gè)圓點(diǎn)操作也僅僅需要一個(gè)嵌入式操作節點(diǎn)即可。上下位機的通信利用PＲOFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，采用公開(kāi)化、標準化的開(kāi)放式解決方法，真正實(shí)現全分布式控制，控制功能輸送到現場(chǎng)印刷設備中，使整個(gè)控制系統更加區域智能化、集成化。一對一的I/O連接方式減少了因接線(xiàn)點(diǎn)給圓網(wǎng)印花控制系統造成的不可靠因素。因為具備在線(xiàn)故障的診斷功能、報警功能與記錄功能，所以可以對現場(chǎng)控制設備完成遠程參數的設定與修改，進(jìn)一步提高了控制系統本身的可維護性。在圓網(wǎng)印花機控制系統中應用嵌入式技術(shù)主要是以太網(wǎng)協(xié)議為主，因此也具備Internet的接入功能，且通過(guò)強大的在線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)支持能夠實(shí)現遠程監視、遠程診斷功能，可以對系統實(shí)施實(shí)時(shí)關(guān)注，還能像現場(chǎng)工作人員一樣交互式操作設備。具體來(lái)說(shuō)，監控子系統主要具備以下特點(diǎn):第一，具備設置系統的功能。通過(guò)對嵌入式控制子系統的設置，對其通信接口的參數進(jìn)行相應的報警數值設置，使其具備報警功能，一旦測量值超過(guò)了預定底線(xiàn)則發(fā)出報警信號。第二，具有采集數據的功能。在常規巡測中可以得到輸出頻率與電壓等信號，通過(guò)數據庫的設置，實(shí)現對巡查信息、原始測量等工作的管理。第三，具有設置傳感器的功能�？梢跃幊膛c設置各類(lèi)傳感器。第四，具有自檢系統的功能。在數據的采集過(guò)程中可以事先對系統進(jìn)行自檢，如軟、硬件設備或通信線(xiàn)路出現故障，那么計算機則可以顯示出具體的情況，及時(shí)開(kāi)展維修。第五，具有異常診斷功能�？梢詫�控制系統的運行情況加以診斷并分級報警。除此以外，檢測子系統本身還具備處理自動(dòng)檢測數據及人工觀(guān)測數據的功能，能夠通過(guò)檢測數據庫與Internet數據庫的接頭提供備份數據。

　　4結語(yǔ)

　　將嵌入式技術(shù)與系統應用于紡織機械控制系統中，能夠使傳統的紡織機械控制系統向著(zhù)系統化、智能化方向不斷發(fā)展，從而形成一套高效率的紡織機械控制系統，更好地滿(mǎn)足我國紡織產(chǎn)業(yè)結構調整需求，為我國紡織事業(yè)的發(fā)展起到良好的推動(dòng)作用。因此，嵌入式技術(shù)與系統具有十分廣闊的應用前景，必須要大力扶持我國紡織高新科技企業(yè)，加強對嵌入式產(chǎn)品的研發(fā)力度，積極引導紡織企業(yè)使用嵌入式技術(shù)對傳統的紡織機械加以改造，從而獲得最優(yōu)效果。

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