电子提花机纹织数据传输方式设计

龙源期刊网电子提花机纹织数据传输方式设计作者：陈淑侠吴朝阳来源：《数字技术与应用》2013年第07期摘要：在分析现在电子提花机关键技术的基础上，提出全新的提花机控制系统策略，把CAN总线引进电子提花机控制系统中，简化了系统数据传输线路的复杂性，提高数据传输得可靠性和稳定性，改变了原有的提花机纹板数据的“锁存”—“并转串”—“串行移位输出”传输方式，利用片选芯片和“逐行并行-串行移位输出”方法实现大针数提花机控制。关键词：提花机逐行并行串行移位中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1007-9416（2013）07-0158-041引言电子提花机是以纬为单位，循环控制织物经纱提升的装置，目前国内电子提花机控制系统都是根据用户所输人的花型文件，采用了“锁存—并转串—串行移位输出”的方式将每一纬的纹版数据发送给选针机构，通过相应选针电磁阀在织物的织造过程中对经线的升降控制，形成纹版数据所规定的开口，从而使经纱或纬纱浮在织物表面，经纱和纬纱的交织形成具有一定图案的织物。由于电子提花机放置在织布机的上方，使得提花机控制器与接口板的距离比较远，常常使用长距离的导线连接控制器和接口板，为了提高信号传输的可靠性，主控板和驱动板采用差分驱动的方式实现信号远距离传输，即主控板上采用差分驱动芯片MC3487或是SN75174送出差分信号，接口板中用差分接收芯片MC3486或是SN75175接收控制板上的差分信号，驱动8位移位寄存器CD4094，通过多个CD4094级联，使串行输入的数据在所存信号作用下并行输出，经由达林顿管ULN2803或是ULN2804放大输出驱动电磁阀，实现对选针的控制（图1）。2控制系统设计方案2.1CAN总线的应用但是由于MC3487或是SN75174到差分接收芯片MC3486或是SN75175之间的距离较长，而且数据线的数量较多（8根差分数据线，2根电源线，还有2根传感器信号线），数据传输过程中易收到织布机中电动机产生的电磁波的干扰，主控系统就是通过很长的数据线一直控制选针机构，这中间没有数据缓冲，还有最重要的一点是从MC3487到MC3486之间的数据传输是单向传输，提花机中如有什么错误信息是不能回传至主控系统，也就是说主控系统不能知道提花机的工作状态和错误信息。通过对当前电子提花机控制系统的研究，提出一种新的控制方法，把CAN总线技术引进提花机控制中，在主控系统和下位单片机控制系统之间，替代MC3487～MC3486之间的数据龙源期刊网传输。CAN总线全称为“ControllerAreaNetwork”即控制器局域网是国际上应用最广泛的现场总线之一。它是由德国BOSCH公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，有效支持分布式控制或实时控制。利用双绞线中的两根，在长度为20米的范围内通信速率就可以最高可达1MBPS。可以说CAN的使用提高数据传输的速率及可靠性和安全性，且容易实现，系统框图如（图2）。主控系统通过CAN总线把纹版中的纹织数据发送下位的控制单片机中，在中断信号作用下，把纹织数据发送到选针模组中，在所存信号作用下，把选针信号并行发出，经过ULN2804放大，用来驱动电磁阀，实现“逐行并行-串行移位输出”。2.2选针模组的组成每个选针模组由8组，每组16个CD4096级联芯片构成，以8192针的提花机为例，。其中——共有8个模组——每个模组组有8行——每行有16个CD4094级联——每个CD4094有个8个I/O输出所有模组中的CLK、STB、都是直接相连为同一个信号线。同一个模组中的OE信号共线，74HC138译码器可接受3位二进制加权地址输入（A0，A1和A3和下位控制单片机的PC0、PC1、PC2相连），并当74HC138使能时，提供8个互斥的低有效输出（OE（x）（x∈（0，7）））。本文中74HC138充当一个8输出多路分配器，为不同的选针模组提供输入使能。（PA）为单片机PA口的一个I/O，当本模组使能时，PA口在时钟CLK作用下，输出一个字节，8位数据，在使能有效，经过128个时钟信号后，共输出8*16字节的数据，对应为8*16*8针的数据，当本模快时能失效时，下一个模组使能有效时，经过128个时钟信号后，又输出8*16*8针的数据。在74HC138提供的片选信号下，8个模组依次被选中，都是通过PA口并行输出选针数据，从（图3）可以看出，数据经CD4094移位输出，在STB信号作用下，同时并出。3纹版数据发送技术3.1JC5文件的数据组成目前国内外大多数电子提花机控制系统均支持JC5文件。JC5文件所提供的不是一个已做成的软件系统，而是一套完整的提花数据文件，最重要的特点是JC5文件建立是与控制系统和应用软件无关，JC5文件集成各种设计与织造策略，规范了在不同系统下一个相对稳定的是信息交换接口，其适用范围包括整个产品织造过程中各种织造与测试有关的活动，以及这些活动龙源期刊网所使用的关键信息，JC5文件支持一种普遍适用的织造技术，可应用于各种类型的控制系统和应用软件。用WinHeX软件打开一个AA.JC5文件，从（图4）的JC5文件组织图中，找到行的标志数据，列的标志数据和纹板数据，也就是说JC5文件就是一种二维线性的体系结构，是一个由行和列的数据矩阵。3.2纹版数据串行发送技术以8192针（如提花机的针数不足8192，可以为真实针数之后的针数设为0）为例：8192针的数据为：16*64字节的数据，用矩阵来表示，这个矩阵是对应每一纬的纹织数据，可以把纹织数据把这个数据进行画块变成8个小的数据矩阵，对应一个模组。以第一个模组为例，原提花机纹织数据的发送顺序为（图5）所示，所有的数据只有一个数据入口，在时钟作用下，串行移位输出。传输方法简单，易实现。8192针的纹织数据需要8192个时钟信号，整个发送周期较长，如果在发送数据过程中有一些干扰，就有可能出现不可修复的故障。按本文的纹织数据传输方法，由于数据的入口不再只有一个入口（图6），而是8个入口，每次发送的数据一个字节数据，在128个时钟信号下，就可以发送8*128针的数据，发送全部的8192数据只要8*128时钟信号。时间只有原有的方法，传输的距离也相对比较短，因为距离短，抗干扰的能力也强于目前的提花机控制系统。3.3纹版数据并——串行发送技术但是并发数据方法在数据结构要做一些改变，原来控制系统是用一个I/O口从开始起一直到串行移位方法来发送数据。本文中使用的方法是用单片机中一个PA口，8个I/O来发送数据，再一个时钟上升沿，可以发送一个字节8位数据，但是发送的数据不再是按先发原来的单个字节的由高位到底位数据。从（图6）看出，在时能信号OE（0）有效的情况下，PA口发送的数据，在第一个时钟的上升沿为：第二个时钟的上升沿为以此，当（）中的数字1从最高位循环到最低位时（），已经发送好第15行，，，，，，，，依次在发送14行，13行……，第0行，一个模组的纹织数据发送完毕，使能信号OE（0）失效，OE（1）使能，第二个模组的数据开始发送。4结语在分析现在电子提花机关键技术的基础上，提出全新的提花机控制系统策略，把CAN总线引进电子提花机控制系统中，简化了系统数据传输线路的复杂性，提高数据传输得可靠性和稳定性，和系统抗干扰性，改变原有的提花机纹板数据的“锁存”—“并转串”—“串行移位输出”龙源期刊网方法，利用片选芯片和“逐行并行-串行移位输出”方法实现大针数提花机控制，简化了操作过程，该系统与工控机相比，简洁明了，程序简单，具有稳定性高，成本低的明显优势。经现场调试，整个系统能满足对提花机的实时控制以及工业控制的需求，为产业化生产奠定了基础。参考文献[1]张建义，袁嫣红.基于ARM的提花机控制系统设计[J].机电工程，2006（3）：6-81.ZHANGJianyi，YUANYanhong1AnelectronicjacquardmachinecontrolsystembasedonARM[J].Mechanical&ElectricalEngineeringMagazine，2006（3）：6-8.[2]冯思轶，张维新.基于ARM的电子提花机嵌入式控制系统设计[J].微计算机信息，2009（25）：149-152.FENGSiyi，ZHANGWeixin.DesignofelectronicjacquardembeddedcontrolsystembasedonARM[J].MicrocomputerInformation，2009（25）：149-152.[3]孙雷，卢建刚，孙优贤.基于单片机的新型提花机控制器[J].纺织学报，2007，28（7）：112-115.SUNLe，iLUJiangang，SUNYouxian.AnewkindofjacquardcontrollerbasedonMCU[J].JournalofTextileResearch，2007，28（7）：112-115.[4]项功宏，陈奇.基于单片机的提花机控制系统设计[J].机床与液压，2005（12）：153-155.XIANGGonghong，CHENQi，ThecontrolsystemofjacquardloombasedonMCU[J].MachineTool&Hydraulics，2005（12）：153-155.[5]孙晓琴，尤丽华.基于W19B160B的存储技术在提花机龙头控制器中的应用[J].江南大学学报：自然科学版，2009（2）：1-5.SUNXiaoqin，YOULihua.ApplicationofW19B160Bbasedflashmemorytechnologyinjacquardcontroller[J].JournalofJiangnanUniversity：NaturalScienceEdition，2009（2）：1-5.[6]韩安太，郭小华.多功能提花编织机的控制系统设计[J].纺织学报，2009，30（3）：111-116.HANAntai，GUOXiaohua.Designofcontrolsystemofmultifunctionjacquardknittingmachine[J].JournalofTextileResearch，2009，30（3）：111-116.龙源期刊网[7]杨全玖.基于ATmega128控制器和CH375接口的高速数据采集系统[J].国外电子元器件，2006（8）：8-10.YANGQuanjiu.HighspeeddataaquisitionsystembasedonATmega128controllerandCH375USBinterface[J].InternationalElectronicElements，2006（8）：8-10.[8]杜小伟，谢桂泉，周展怀等.基于ATmega128的LED屏图像数据解码设计[J].现代电子技术，2009（2）：192-194.DUXiaowe，iXIEGuiquan，ZHOUZhanhua，ieta.lDesignofdecodingforLEDdisplaycsimagedatabasedonATmega128[J].ModernElectronicsTechniques，2009（2）：192-194.[9]范伟成，王文良，沈孟良.基于ATmega128单片机的CAN总线接口设计及应用[J].测控技术，2008，27（10）：48-50.FANWeicheng，WANGWenliang，SHENMengliang.CANportdesignandapplicationbasedonembeddedmicrocontrollerATmega128[J].M