嵌入式技术在纺织机械控制系统中的应用

3 嵌入式技术在纺织机械控制系统中的应用

以圆网印花机控制系统为例。圆网印花}L是一个多部分协调运动的电气传动系统，要求各个印花圆网之间以及圆网与送布皮带之间保持严格的同步运动。印花传诵带经卞电}L拖动，以稳定的速度运行，各个印花筛网分别山步进电机拖动跟踪送步带，达到同步转速，再经过快速调整，使各个筛网的零与第一级筛网的零位标志会合，此时织物进入印花机，进入生产过程，如图1所示。在稳态运行过程中，要求各个筛网小仅能够自动调整皮带速度变化和自身十扰等误差，而且能够根据前级误差确定自身的最佳会合点。

山于圆网印花机被控设备较多，而且它们之间存在大量通信，囚此圆网印花机控制系统多采用分布式控制系统方案。在各从机中，0号下位机用于测量导布皮带速度，1号一n号下位机分别完成对各级圆网位置和速度的控制，上位机卞要完成对下位机的监控、协调和管理。基于嵌入式技术的分布式圆网印花机控制系统如图2所示，其中的下位机用嵌入式CPU实现，采用ARM9处理器和实时嵌入式操作系统，协调并控制其他几个模块的正常上作，系统的导带单元配备编码器，印花单元配备光电检测开关，同时一个嵌入式驱动节点叫-以管理1-}-4个单元的驱动，一个嵌入式操作节点管理1-}-4个圆网的操作。

上、下位机之间采用PROF工BUS现场总线技术进行通信，PROF工BUS现场总线技术采用了公开化、标准化的开放式解决方案，实现真正的个分布式控制，将控制功能传输到现场印花设备，使控制系统更加趋于分布化、扁平化、网络化、集成化和智能化。它采用一对一的工//0连接方式，对于圆网印花控制系统这种大规模系统来说，减少了山于接线点造成的小叫一靠囚素。同时系统具有现场级设备的在线l改障诊断、报警、记录功能，叫一完成现场控制设备的远程参数设定、修改等上作，也增强了系统的可维护性。

同时，基于嵌入式技术的圆网印花机控制系统利用以太网协议，具有工nternet接入功能，实现远程监视、远程诊断，提供强大的在线网络技术支持。通过它可以远程实时观察系统的状态，并且能够象现场人员一样对设备进行相应的交勺_式操作，监控各部件当前的状态、进行诊断维护等。圆网印花机控制系统监控子系统包括以下功能:

(1)系统设置功能:设置嵌入式控制子系统的通讯接口参数，设置报警状态，当系统或者测量值越线时报警，

(2)数据采集功能:对输出的频率、电压、电流、脉冲及数字编码等信号的传感器进行常规巡测，定时巡测以及人上测量等，同时通过设置各种数据库实现对上程文档、巡查信息、原始测量、转换成功、监控指标和数学模型等进行管理，

(3)传感器设置功能:分别对各类传感器进行编程、设置，

(4)系统自检功能:在数据采集过程中，先进行系统自检，当系统硬件设备、软件初始化或者通信线路发生l改障时，在计算机上能显示相关信息，便于及时维修，

(5)异常诊断及报警功能:系统通过检测值处理、时空分析，结合巡查新鲜和运行情况，对测量异常进行分级报警，以方便防洪决策，

(6)人机界面:叫一按日常要求提供简要的报告，包括机器和设备布置情况报告，网络拓扑结构报告，测量和控制程序报告，数据报告，报警报告和系统运行维护情况报告等。

除上述功能外，监测子系统还提供自动监测数据和人上观测数据的处理，提供监测数据库与工nternet数据库接口，提供数据备份。圆网印花机控制系统监控子系统的结构框图如图3所示。

为满足用浏览器进行远程操作、控制与监测，上层系统还具有HTTP服务器功能，为实现应用程序的远程更新和文件管理，系统应具有FTP服务器功能，为实现设备运行状态Web数据库记录自动填报，系统应具有HTTP客户功能，为实现设备运行状态监测数据文件的自动发送，系统应具有FTP客户功能，为实现用Email报警和发送设备运行状态信息，系统还应具有SMTP客户功能。图4是网络远程通讯模块的运行原理框图。

通过嵌入式控制系统，还叫一以在在监控中心计算机上运行监控组态软件，也可以通过以太网协议运行于远程控制中心。组态软件接受来自纺织机械现场控制单元的数据，并进行处理、分析和显示，向现场控制单元发送各种控制命令。



4 结语

嵌入式技术与系统具有广阔的应用前景，其研究和广泛应用将对纺织行业带来深刻的苹命。结合当前纺织机械控制系统的状况，需要大力开展以下上作:

(1)大力开展嵌入式技术方面研究，卞要包括嵌入式操作系统、嵌入式数据库和嵌入式系统体系结构方面的研究，在完善和提升硬/软件研究开发平台和体系结构的基础上，引导这此技术与纺织机械控制系统相结合。

(2)积极面向国外学习先进技术，引进国内外的先进技术，共同开展相关研究，促进嵌入式技术在纺织行业中的应用。

(3)巨大的市场需求给我们提供了学习研发的资金和技术力量，需要大力扶植纺织行业中的高新企业，开展针对纺织行业中的应用嵌入式产品开发，引导大中型纺织企业积极采用嵌入式技术改造传统产品，实现传统产品的智能化，参与国际竞争。