嵌入式技术在纺织机械控制系统中的应用

1 引言

目前大部分纺织机械的控制系统都是采用触点式和步进式的分离器件式的控制装置、单片机或单板机控制装置、上业PC机控制装置，还有PLC控制装置等，这此传统的控制系统存在以下缺点。

采用传统的继电器和分立的电子线路来作为纺织机械的控制装置，系统结构复杂、功耗大、叫一靠性差、运行维护小方便、控制柜体积大，同时控制精度低、上作可靠性差、能耗大、使用成本高(电热元件消耗太大)，而且各种控制特性和保护特性配合小合理、系统的综合技术经济性小高。随着使用时间的推移，温度、潮湿、电气元件老化、灰尘、杂质、机械摩擦等等囚素的影响，造成有的系统部件性能下降甚至失控。

采用单片机控制，逻辑控制繁琐，增加了维修调试的环节，线路板驱动部件老化程度较高，如果出现问题将更换整块电板路，维修成本高。山于单片机功能单一、速度较慢、网络功能小健个，它经常采用中口通信来交换数据和信息，而中口通信在使用中存在抗十扰能力差、传输距离短和传输速率低等缺点。即使采用高速单片机来实现网络传输，山于需要额外的ROM/RAM空间，这对于一此内存十分有限、且只能上作在单片方式的单片机来说会受到限制，并且其内装的TCP/工P协议栈简单，没有内置多任务操作系统，对大量网络广播包数据、病毒攻击响应有困难，非常容易导致卞机网络掉线。

PLC控制系统也存在固有的缺陷，山于PLC是一种通用的控制器，应用到纺织机械控制系统作为现地控制装置有其局限性，需做许多硬件和软件上的改进上作，配置额外的设备和电路。同时PLC本身存在严重的缺点，卞要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而小是开放的，绝大多数的PLC是专用总线、专用通信网络及协议，编程虽多为梯形图，但各公!司的组态、寻址、硬件结构小一致，使各种PLC勺_小兼容。同时PLC十PC机控制系统监控程序的实时性、开放性和可靠性无法得到保障，其通信速度慢和PLC专用联网模块的设训也是一个很大的问题。

2 嵌入式系统的优点

嵌入式技术经历了30多年的发展，特别是近几年无沦在MCU、软件系统、开发上具与方法和勺_联网的结合，以及在应用上都取得了重大的发展。目前，嵌入式技术正处在一个飞速发展和激烈竞争的阶段。从技术和市场角度，嵌入式系统硬件特别是嵌入式CPU处理能力提升较快，山8位、16位升级到32位与64位，掌上电脑、PDA、电脑手机、电脑汽车等新产品层出小穷，产业规模日益壮大。在中国大陆地区，虽然关键硬件卞要依靠进口，技术基础相对较弱，但在经过近年的迅速发展，无沦是硬件、软件还是应用，都已取得质的突破。

嵌入式系统是指以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可以剪裁，适用于应用系统对功能、叫一靠性、成、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统是将计算机技术、通信技术、半导体技术、微电子技术、语音图像等数据传输技术、传感器等先进技术与具体应用对象相结合的产物，它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、小断创新的知识集成系统。

在嵌入式系统中，操作系统和应用软件常被集成于计算机硬件系统之中，使系统的应用软件与硬件一体化。嵌入式系统卞要包括嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统、以及应用软件系统四部分囚。根据应用方式的小同，叫一将嵌入式系统分为知识产权核(intellectual property, IP)级、芯片级和模块级等3种小同的体系结构形式，它们均采用“量体裁衣”的方式，把所需的功能或模块嵌入到各种应用系统中，实现对应用对象的控制、监视和管理等功能圈。

具体来说，嵌入式技术卞要有以下优点: (1)山于是嵌入到对象系统中，完个满足对象系统的环境要求，如物理环境(小型)、电气/气氛环境(叫一靠)、成本(价廉)等要求。同时它还具有与“专用性”的相关特点:软、硬件的裁剪性，满足对象要求的最小软、硬件配置等。

(2)软件代码要求高质量、高可靠性:尽管半导体技术的发展使处理器速度小断提高、片上存储器容量小断增加，但在大多数应用中，存储空间仍然是宝贵的，还存在实时性的要求。嵌入式系统中用C语言和汇编语言编写的代码和编译上具的质量高，减小了程序一进制代码氏度、提高了执行速度。

(3)嵌入式系统以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应各种应用的、对功能、叫一靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术、电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物，这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、小断创新的知识集成系统。



(4)嵌入式系统软件采用实时多任务操作系统开发平台(RTOS):通用计算机具有完善的操作系统和应用程序接口，是计算机基本组成小叫一分离的一部分，应用程序的开发以及完成后的软件都在。S平台上面运行，但一般小是实时的。嵌入式系统则小同，应用程序在RTOS环境下直接在芯片上运行，保证程序执行的实时性、叫一靠性，并减少开发时间，保障软件质量。

(5)嵌入式系统具有强大的网络和通信功能:它除含工EEE1394-2 (USB火线)外，还包含有传统的RS232和工EEE488接口，以及以太网接口和相应的TCP/工P协议，非常适合于低层控制和与上层通信。

在嵌入式系统的基础上，利用先进的计算机技术、网络通信技术和自动化检测技术，对纺织机械控制系统进行准确、叫一靠的群控、群测，从而将整个系统的运行状况在网络的基础上建立实时和历史数据库提供统计分析，实现及时、准确和可靠的信息采集、管理和传输。在嵌入式系统的基础上，实现功能综合化、网络勺_联化、开放化和标准化是新一代纺织机械控制系统的特征。