本實(shí)用新型屬于同步控制領(lǐng)域，尤其涉及一種印染機(jī)同步檢測及控制系統(tǒng)，。

背景技術(shù)：

隨著社會生活的發(fā)展，人們對現(xiàn)在的印染品的要求也越來越高，特別是布匹與包裝外殼，那么對現(xiàn)代印染工藝的要求也越來越高。隨著工藝的增加，對印染設(shè)備是個(gè)不小的挑戰(zhàn)，這里面最主要的是大型印染聯(lián)合機(jī)中多電機(jī)的同步控制問題。

在印染設(shè)備中，電機(jī)的同步控制主要有3方面決定：一是處理器對張力傳感器數(shù)據(jù)的處理速度，以及電機(jī)對張力傳感器的反應(yīng)速度；二是不同的電機(jī)組之間機(jī)械性能的差異以及它們產(chǎn)生的實(shí)時(shí)同時(shí)控制問題；三是控制單元與各電機(jī)組之間的通信問題，包括速率，抗干擾等。傳統(tǒng)印染聯(lián)合機(jī)的做法是采用單片機(jī)加AD／DA芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理與執(zhí)行，也有為了提高數(shù)據(jù)的處理能力而采用DSP加單片機(jī)的做法。

例如申請?zhí)枮椤?01210222489.8”的一種顏色識別系統(tǒng)及方法，其中顏色識別系統(tǒng)包括白色光源模塊、顏色采集模塊、單片機(jī)和LCD顯示器，白色光源模塊包括白色光源和與其連接的密封通道，白色光源的光通過該密封通道后照射到被測物體上；顏色采集模塊包括顏色傳感器和聚光透鏡，聚光透鏡安裝在顏色傳感器前，被測物體反射的光通過該聚光透鏡被顏色傳感器采集；顏色傳感器將采集的光信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并發(fā)送給單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到不同顏色模式的HSI值和RGB值，并發(fā)送給LCD顯示器進(jìn)行數(shù)值顯示。該實(shí)用新型的顏色識別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)成本低，精度較高，適合個(gè)人使用，但是測量精度有待進(jìn)一步提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對背景技術(shù)的不足提供了一種印染機(jī)同步檢測及控制系統(tǒng)。

本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:

一種印染機(jī)同步檢測及控制系統(tǒng)，包含監(jiān)控終端以及分別與其通過無線網(wǎng)絡(luò)連接的多個(gè)數(shù)據(jù)采集終端，所述數(shù)據(jù)采集終端包含主控制器模塊以及通過CAN總線與其連接的多個(gè)子控制器模塊，所述子控制器模塊包含張力傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、放大電路、數(shù)據(jù)處理模塊、變頻器、穩(wěn)壓器、驅(qū)動電機(jī)、無線通信模塊、電源管理器和供電模塊，所述無線通信模塊包含單片機(jī)以及與其連接的射頻發(fā)射器，所述張力傳感器依次通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器、放大電路連接數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊依次經(jīng)過變頻器、穩(wěn)壓器連接驅(qū)動電機(jī)，所述數(shù)據(jù)處理模塊通過單片機(jī)連接射頻發(fā)射器，所述供電模塊通過電源管理器連接數(shù)據(jù)處理模塊；

其中，所述張力傳感器用于實(shí)時(shí)采集印染機(jī)電機(jī)的張力參數(shù)，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將張力傳感器采集的張力參數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號，所述放大電路用于將模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的數(shù)字電信號進(jìn)行放大處理進(jìn)而上傳至數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊用于根據(jù)接收的數(shù)字信號得出電機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而與設(shè)定的電機(jī)轉(zhuǎn)速對比，若低于設(shè)定的電機(jī)轉(zhuǎn)速，則通過調(diào)節(jié)變頻器控制驅(qū)動電機(jī)進(jìn)而增大電機(jī)轉(zhuǎn)速直至達(dá)到設(shè)定的電機(jī)轉(zhuǎn)速，反之，則通過調(diào)節(jié)變頻器降低電機(jī)轉(zhuǎn)速直至達(dá)到設(shè)定的電機(jī)轉(zhuǎn)速；

所述穩(wěn)壓器包含穩(wěn)壓電源芯片、第一電解電容、第二電解電容、電感、第一電阻、第二電阻和二極管，所述第一電解電容的負(fù)極分別連接第一電阻的一端和數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端，第一電阻的另一端連接穩(wěn)壓電源芯片的輸入端，二極管的負(fù)極分別連接電感的一端和穩(wěn)壓電源芯片的輸出端，電感的另一端與第二電阻串聯(lián)后分別連接驅(qū)動電機(jī)的輸入端、第二電解電容的負(fù)極，第一電解電容的正極、第二電解電容的正極、穩(wěn)壓電源芯片的接地端、二極管的正極與地連接。

作為本實(shí)用新型一種印染機(jī)同步檢測及控制系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述電源管理器包含采樣濾波電路、磁偏檢測電路、DSP模塊、CPLD模塊、隔離驅(qū)動電路、功率放大電路、遠(yuǎn)程通訊模塊；所述采樣濾波電路、磁偏檢測電路、功率放大電路、遠(yuǎn)程通訊模塊連接在DSP模塊的相應(yīng)端口上，所述DSP模塊通過CPLD模塊連接隔離驅(qū)動電路。

作為本實(shí)用新型一種印染機(jī)同步檢測及控制系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述監(jiān)控終端包含微控制器模塊以及分別與其連接的顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和時(shí)鐘模塊。

作為本實(shí)用新型一種印染機(jī)同步檢測及控制系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述數(shù)據(jù)處理模塊的芯片型號ARM系列處理器。

作為本實(shí)用新型一種印染機(jī)同步檢測及控制系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述張力傳感器的芯片型號為MAGPOWR-400/8301898/MC01。

本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

1、本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)有高性能處理器與先進(jìn)的CAN總線控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，并且硬件簡單，抗干擾能力強(qiáng)；本實(shí)用新型由張力傳感器組成的最小子控制系統(tǒng)，和主控制系統(tǒng)，有效地保證了印染控制系統(tǒng)的時(shí)時(shí)同步；

2、本實(shí)用新型系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理模塊通過穩(wěn)壓器控制發(fā)送給驅(qū)動電機(jī)的控制信號的穩(wěn)定性，能夠更好更穩(wěn)定的控制驅(qū)動電機(jī)，進(jìn)而保證印染設(shè)備的同步；

3、本實(shí)用新型采用電源管理器完成實(shí)時(shí)對供電電源的監(jiān)管，進(jìn)而保證電源的穩(wěn)定。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2 是本實(shí)用新型數(shù)據(jù)采集終端結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本實(shí)用新型子控制器模塊結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本實(shí)用新型子控制器模塊穩(wěn)壓器的電路圖；

圖5是本實(shí)用新型子控制器模塊電源管理器的結(jié)構(gòu)原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

具體實(shí)施方式如下：

如圖1所示，一種印染機(jī)同步檢測及控制系統(tǒng)，包含監(jiān)控終端以及分別與其通過無線網(wǎng)絡(luò)連接的多個(gè)數(shù)據(jù)采集終端。

如圖2所示，所述數(shù)據(jù)采集終端包含主控制器模塊以及通過CAN總線與其連接的多個(gè)子控制器模塊，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)有高性能處理器與先進(jìn)的CAN總線控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，并且硬件簡單，抗干擾能力強(qiáng)；本實(shí)用新型由張力傳感器組成的最小子控制系統(tǒng)，和主控制系統(tǒng)，有效地保證了印染控制系統(tǒng)的時(shí)時(shí)同步。

如圖3所示，所述子控制器模塊包含張力傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、放大電路、數(shù)據(jù)處理模塊、變頻器、穩(wěn)壓器、驅(qū)動電機(jī)、無線通信模塊、電源管理器和供電模塊，所述無線通信模塊包含單片機(jī)以及與其連接的射頻發(fā)射器，所述張力傳感器依次通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器、放大電路連接數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊依次經(jīng)過變頻器、穩(wěn)壓器連接驅(qū)動電機(jī)，所述數(shù)據(jù)處理模塊通過單片機(jī)連接射頻發(fā)射器，所述供電模塊通過電源管理器連接數(shù)據(jù)處理模塊；

其中，所述張力傳感器用于實(shí)時(shí)采集印染機(jī)電機(jī)的張力參數(shù)，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將張力傳感器采集的張力參數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號，所述放大電路用于將模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的數(shù)字電信號進(jìn)行放大處理進(jìn)而上傳至數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊用于根據(jù)接收的數(shù)字信號得出電機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而與設(shè)定的電機(jī)轉(zhuǎn)速對比，若低于設(shè)定的電機(jī)轉(zhuǎn)速，則通過調(diào)節(jié)變頻器控制驅(qū)動電機(jī)進(jìn)而增大電機(jī)轉(zhuǎn)速直至達(dá)到設(shè)定的電機(jī)轉(zhuǎn)速，反之，則通過調(diào)節(jié)變頻器降低電機(jī)轉(zhuǎn)速直至達(dá)到設(shè)定的電機(jī)轉(zhuǎn)速；

如圖4所示，所述穩(wěn)壓器包含穩(wěn)壓電源芯片、第一電解電容、第二電解電容、電感、第一電阻、第二電阻和二極管，所述第一電解電容的負(fù)極分別連接第一電阻的一端和數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端，第一電阻的另一端連接穩(wěn)壓電源芯片的輸入端，二極管的負(fù)極分別連接電感的一端和穩(wěn)壓電源芯片的輸出端，電感的另一端與第二電阻串聯(lián)后分別連接驅(qū)動電機(jī)的輸入端、第二電解電容的負(fù)極，第一電解電容的正極、第二電解電容的正極、穩(wěn)壓電源芯片的接地端、二極管的正極與地連接。

如圖5所示，所述電源管理器包含采樣濾波電路、磁偏檢測電路、DSP模塊、CPLD模塊、隔離驅(qū)動電路、功率放大電路、遠(yuǎn)程通訊模塊；所述采樣濾波電路、磁偏檢測電路、功率放大電路、遠(yuǎn)程通訊模塊連接在DSP模塊的相應(yīng)端口上，所述DSP模塊通過CPLD模塊連接隔離驅(qū)動電路。

其中，本實(shí)用新型涉及的一些具體的型號，所述監(jiān)控終端包含微控制器模塊以及分別與其連接的顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和時(shí)鐘模塊。所述數(shù)據(jù)處理模塊的芯片型號ARM系列處理器，所述張力傳感器的芯片型號為MAGPOWR-400/8301898/MC01。

本實(shí)用新型采用基于ARM的CORTEX-M3內(nèi)核的芯片-STM32f103RCT6，它的特點(diǎn)有：STM32F103系列微處理器是首款基于ARMv 7-M體系結(jié)構(gòu)的32位標(biāo)準(zhǔn)RISC（精簡指令集）處理器，提供很高的代碼效率；工作頻率為72MHz，內(nèi)置高達(dá)256KB的FLASH存儲器和48KB的SRAM。它內(nèi)部集成了12位的A／D以及雙通道的12位的D／A，還有專門面向工業(yè)控制的控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（CAN），它提供兼容規(guī)范2．0A和2．0B（主動），位速率高達(dá)1 Mb／s。它可以接收和發(fā)送11位標(biāo)識符的標(biāo)準(zhǔn)幀，也可以接收和發(fā)送29位標(biāo)識符的擴(kuò)展幀。具有3個(gè)發(fā)送郵箱和2個(gè)接收FIFO，3級14個(gè)可調(diào)節(jié)的濾波器。

因?yàn)镾TM32的CAN總線控制器的邏輯電平均采用LVTTL，所以采用德州儀器公司生產(chǎn)的CAN總線收發(fā)器SN65HVD230。SN65HVD230可用于較高干擾環(huán)境下。它采用差分接收，具備抗寬范圍的共模干擾、電磁干擾能力。6N137構(gòu)成的隔離電路，這樣就可以很好地實(shí)現(xiàn)CAN總線上各節(jié)點(diǎn)的電氣隔離。增加隔離電路雖然增加了節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜性，但它卻提高了節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性和安全性。此外，為避免信號反射，導(dǎo)致通信的可靠性與抗干擾能力下降，甚至無法通信，因此，在CAN總線的兩端需要加有2個(gè)120Ω的總線阻抗匹配電阻。

本系統(tǒng)工作前，因?yàn)橛∪驹O(shè)備的各電機(jī)單元機(jī)械部分屬性不可能都相同，所以要在傳送布匹前調(diào)節(jié)各個(gè)部分的運(yùn)轉(zhuǎn)同步系數(shù)使其沒有負(fù)載時(shí)線速度一樣。在這里一般設(shè)置主控制器模塊，其他的為子控制器模塊。需要調(diào)節(jié)個(gè)從動電機(jī)單元的運(yùn)轉(zhuǎn)速度與主動單元的線速度一致。

本實(shí)用新型采用主頻為72 MHz的處理器，可以把數(shù)據(jù)的處理在各單元控制器上面完成。采用由張力傳感器組成的最小反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，保證了系統(tǒng)的時(shí)時(shí)同步。改變了把狀態(tài)信息傳遞各總控制器后，由總控制器實(shí)施同步的大循環(huán)反饋方式。本實(shí)用新型采用了集成度比較高的MCU，有12位的A/D，D/A轉(zhuǎn)換通道，這樣系統(tǒng)就沒有外圍采樣電路，避免了工廠復(fù)雜環(huán)境對系統(tǒng)的影響。

總之，這種印染聯(lián)合機(jī)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)有高性能處理器與先進(jìn)的CAN總線控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，并且硬件結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強(qiáng)。系統(tǒng)采用小的反饋回路，一方面減少了總線上面的數(shù)據(jù)流量，另一方面避免了總線上面的傳輸延時(shí)，使得電機(jī)同步更加及時(shí)準(zhǔn)確。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語（包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語）具有與本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。

以上實(shí)施例僅為說明本實(shí)用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡是按照本實(shí)用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。上面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以再不脫離本實(shí)用新型宗旨的前提下做出各種變化。