喷气织机储纬器控制系统的选纬接口电路设计

陈立文

(无锡商业职业技术学院 电子系，江苏 无锡 214053)

喷气织机储纬器控制系统的选纬接口电路设计

陈立文

(无锡商业职业技术学院 电子系，江苏 无锡 214053)

介绍了一种用于喷气织机储纬器控制系统的选纬接口电路，采用布面图案采集设定器(简称上位机)与储纬器控制箱主单片机(简称下位机)可分离的设计，分析了储纬器引纬系统、电子引纬开启双电源驱动电路、上位机和下位机电路工作原理及坏布修复退纬与图案编程方法，并对其主要硬件电路、工作原理和控制方案进行了描述。试验结果表明，采用布面图案采集设定器离线操作设计可满足织机功效、节省每台控制器的成本。

图案采集；接口电路；上位机；下位机

喷气织机的速度和入纬率一直处于领先水平，随着喷气织机的飞速发展，要求色织功能的布面品种不断更新。这样，布面图案采集和处理已成为喷气织机的重要的技术组成。布面图案采集可在线进行同步处理，相应的电路设计较为复杂，每一台织机控制器都要有相应的设定器，这样就增加了制造成本。也可离线操作，布面图案采集可独立在办公室设定，由专业工艺员开发后对一批织机一次性设定。布面图案离线编辑操作时，系统对不同的布面图案的处理方式及接口相同，只分别定义不同的图案代码。另外，纺织厂只配备少量的布面图案采集器，就不需要每台织机自带一个设定器，可缩小产品体积和降低系统成本。本研究针对中高档的织机要求，设计了一种最多可以存储4种任意图案的嵌入式选纬接口电路。

1 储纬器引纬系统的工作原理

储纬器分为A、B、C、D共4个储纬器头和1个独立电控制箱。使用时可以单储纬头工作到4个储纬头工作任意选择。其中，4个储纬头可同机分别进行四色(或4个品种)纱线的引纬，也可同时二纱线一起引纬(双线引纬)。独立电控制箱分为：四色任意自由选纬电路，主、副喷嘴和挡纱销驱动控制电路，储纬器电机三相变频电源等三部分[1]。

1.1 电子储纬器功能

电子储纬器[2]由储纬控制电路、接口电路、变频器、储纬交流电机、同轴测速传感器等组成[1]。纬纱在定长鼓上缠绕时的排列宽度由储纬器控制箱直接数字化设定，其缠绕的圈数可从15～25圈任意调节，在储纬鼓上方装有一个脱纱检测光电传感器，它把检测的脱纱信号送给接口电路上的单片机作为缠绕圈数的“减”，同轴测速传感器作为缠绕圈数的“加”，单片机进行实时计算。当定长鼓上的纬纱排列数超过了设定值，通过反馈回路控制变频器使电机减速，使定长鼓上的纬纱排列数减少。反之亦然。这样，电机的转速将根据织机的速度自动跟踪而不需要预先设定。同时也保持了储纬的精确度，使引纬时纬纱张力始终保持基本均匀。

1.2 电子引纬开启电路采用双电源驱动

电子引纬有单片微机控制，主喷嘴、副喷嘴、储纬鼓上的挡纱销等均采用单向双电源技术。控制信号为CP1和CP2，挡纱销的接入端为A-CP+和A-CP-。引纬时，CP1为8 ms的高电平，同时CP2也为高电平，V7、V8导通。这样8 ms的48 V高电压足以保证驱动的快速响应，当CP1经8 ms变为零时，CP2仍为高电平。这样，＋15V电压经V3、挡纱销、V8到电源地。此时让15 V低电压保持挡纱销吸合但可以减小挡纱销电流，在CP2转为低电平时V8截止，引纬结束。V6为挡纱销的续流二极管。采用双电源技术既可以保证驱动的快速性，又避免挡纱销发热。图1为双电源驱动电路原理。

图1 双电源驱动控制原理Fig.1 Domination Principle of Dual Power Drive

此外，电子引纬接口控制电路的触发信号采用自制的分辨率为2°的织机轴编码器[3-4]角度信号，因而能准确设定主喷嘴、副喷嘴、储纬鼓上挡纱销的开启，使喷射时间控制更精确可靠。喷气开启角度由布面图案采集器上位机根据品种工艺要求向控制箱内的下位机传送数据设定。当织机运行信号及角度信号到达后，通过CPU与设定的角度进行比较。两者一致时，CPU发出指令，引纬控制电路驱动相应的主喷嘴、副喷嘴和储纬器上的挡纱销进行引纬。实际运行表明，挡纱销工作正常、可考，温升小于10 ℃。

1.3 电子引纬定长控制的功能

引纬时，在储纬鼓上的脱纱检测光电传感器的另一个功能是把检测的脱纱信号送给下位机的单片机作为定长计量的纬纱圈数信号，当一纬中光电传感器检测到的脱纱信号次数与定长圈数设定值一致时，单片机发出指令关闭相应的主喷嘴、副喷嘴和储纬器上的挡纱销，结束该纬线的引纬。针对不同的纱线品种，另外再设定提前或延迟关闭相应的主喷嘴、副喷嘴和储纬器上的挡纱销的时间，使纬纱实现圈数控制。实现圈数控制，可以降低气压的波动要求，同时气压值也可降低。由于气压降低，除了节约能源，还可使纬纱在飞行中消除张力的高峰点，使纬纱吹断率大幅下降，从而减少百脚、开车横档等疵点的出现，提高织

造效率。

2 储纬器色织系统任意选纬引纬系统的设计

2.1 上位机电路工作原理

布面图案采集器又称上位机，由储纬器设定面板、液晶显示器、AT89C52单片机、62C256、AT28C256C等存储器和74LS00、74LS11、74LS138、74HC573等门电路组成。手持布面图案采集器在接通5 V电源的情况下可进行任意布面图案的编写，编写完毕后保存。然后再到车间各台布机上对储纬器控制箱内控制引纬的下位机进行设定并保存，下载保存后可从储纬器控制箱上拔下布面图案采集器。如此可节约成本，一个单位只要有少量的手持上位机即可，不需要每台织机配一个设定器。本设计的上位机可设定并存储4种不同的布面图案信息。不更新数据不会丢失。上位机电路如图2所示。图中与MAX202相连的插座为上、下位机通信连接电缆线。

布面图案采集器也即上位机的工作原理为：由X1插座接通5 V电源后就可以由数据输入和下载键盘对图案进行编辑。编辑时自动以A、B、C、D的顺序进行喷纬数量的写入。A、B、C、D可以或缺并可任意不规则循环。整个图案编辑完毕后按Enter键下载并存储到布面图案采集器中。其他键中Clear为数据修改清除键，page up和page down为显示当前页的上一页或下一页的翻页键，F1为图案代玛更换键，Esc为恢复键。←↑→↓为图案修改时的行或字间转移键。

图2 上位机电路原理Fig.2 Principle of Master Computer Circuit

要把图案下载到下位机时，把上下位机联接电缆接通上位机的X1和下位机的X2。然后按F1在4种图案中找出要下传的图案代码，再按下Enter键和page down键就可下载到下位单片机。下载完毕拔下上下位机联接电缆，取下布面图案采集器。

2.2 下位机电路工作原理

储纬器控制箱主单片机又称下位机，如图3所示。每个控制箱都含有一个下位机。下位机的功能和执行要求由上位机下载来的程序来控制，下位机的主要作用是根据上位机设定的布面图案产生4个储纬器A～D的触发脉冲信号。用该触发脉冲信号经放大电路驱动储纬器挡纱销、主喷嘴、副喷嘴等。要使A储纬器引纬就输出A储纬器相应的各个触发脉冲信号，同理，要使B储纬器引纬就输出B储纬器相应的各个触发脉冲信号，以此类推。下位机主要硬件电路与上位机相同，由AT89C52单片机、62C256、AT28C256C等存储器和74LS00、74LS11、74LS138、74HC573等门电路组成。AT89C52单片机的P10～P13作A、B、C、D 4个储纬器引纬的触发信号，高电平为触发引纬。并用该高电平的宽度作为图1中CP2的宽度，也就是引纬的时间控制宽度。主喷嘴、副喷嘴和储纬器上的挡纱销的通电宽度可能会有提前或延迟，这可根据实际工艺要求由相应的驱动电路作设定。

如要更换织物品种，则重新对该织机进行新的图案设定。由于设定后可以把布面图案采集器(上位机)从电控箱上拔下，这样，不仅减少了系统的硬件成本，也可以防止他人误操作更改参数。

3 坏布修复退纬与图案编程方法

3.1 布面整个图案

要保证布面的完整性就必须从一张图案(布面整个图案)的第一纬开始读取，读取每纬图案数据时，则从该张图案(布面整个图案)的第一根纬线开始。读取每个纬线数据前先查询数据状态，如果数据已准备好则读取数据[1]。

3.2 坏布修补或者引纬故障

在出现坏布进行修补时，织机为倒车运行，储纬器不喷纬，但下位机仍要读取纬线数据。因此，下位机在读取图案数据前应先判断当前位置的起始位置，是否当前出现坏布或者引纬故障，是的话必须记住当前处在第几纬。修布时每退一纬，程序也相应退一纬，直到退到坏布开始的地方结束退纬。当重新织布时，将从最后一纬退纬处以原布面图案程序继续进行。图4是读取图案数据和坏布修补的流程。

如要更换织物品种，则重新对该织机进行新的图案设定。由于设定后可以把布面图案采集器(上位机)从电控箱上拔下。这样，不仅减少了系统的硬件成本，也可以防止他人误操作更改参数[1]。

图4 图案数据读取流程Fig.4 Read Flow of Pattern Data

4 结 语

本设计在实际使用时，操作方便、可靠，可防止他人误设定，便于管理。可以在离线情况下设定图案数据，手持图案采集设定器一次可以设定并储存4种图案数据，需要对某台织机设定布面图案数据时，只要直接插上图案采集设定器调出相应的图案数据进行设定，操作很方便。平时织机上不装图案采集设定器，这样，织机控制系统也可减少硬件成本。不足之处有二处：一是图案数据分别以A储纬头多少纬、B储纬头多少纬、C储纬头多少纬、D储纬头多少纬、再A储纬头多少纬……图案效果看上去不太直观，编辑图案时也要格外认真细心，否则容易出错；二是第一纬引纬的延迟和倒数第二圈纬信号来后的引纬时间的延迟都是用拨码开关设定，需要打开控制箱才能操作。

[1]陈立文.喷水织机选纬离线采集接口方法的设计和应用[J].棉纺织技术，2006(8)：12-14.

[2]严鹤群，戴继光.喷气织机原理与使用[M].北京：中国纺织出版社，2006：398-400.

[3]陈立文.基于数字集成电路的低成本喷气织机轴编码器[J].丝绸，2009(9)：22-23，31.

[4]吴天明.毕加诺喷气织机维修实践之三——PAT喷气织机轴编码器(光电编码器)修理[J].江苏纺织，2006(5)：70.

Interface Circuit Design of Air-jet Loom Weft Feeder Control System

CHEN Li-wen

(Department of Electronics, Wuxi Institute of Commerce, Wuxi 214053, China)

This paper introduces an interface circuit for air-jet loom weft feeder control system which separates fabric collection set devices (i.e. master computer) from weft feeder control casing master processor (i.e. slave computer). This paper analyzes operating principle of the weft feeder insertion system, dual power electronic weft opening drive circuit, master computer and slave computer electric circuit, grey fabric repairing, picking back and pattern programming. It describes major hardware, operating principle and control scheme. The results show that the fabric pattern set device offline collection meets the efficacy of the loom, and saves the cost of each controller.

Image capture; Interface circuit; Master computer; Slave computer

TS103.337.11

A

1001-7003(2010)12-0025-04

2010-07-06；

2010-10-10

陈立文(1960－ )，男，高级工程师，主要从事变频调速和直流电机自动控制系统的研究。