[实用新型]基于多回路数据传输的电子提花机控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电子提花机控制系统，基于多回路数据传输的电子提花机控制系统。

背景技术

电子提花机在近几年的发展过程中，出现了许多新的工艺与技术，但同时市场对其技术性能与使用性价等方面也有了更高的要求，尤其是近一两年对高速度，大针数高经密等方面市场需求更盛。因此提高提花机本身的技术性能与工作稳定性显得尤其重要。电子提花机属于机械、电子与软件高度集成统一的一种高技术要求的产品，存在运行的电磁环境复杂，控制点的量巨大而控制点误差率要求高等特点。

提花机控制针数从几十针到24768针不等，每针便是一个控制点、而每一点便需要一位数据来控制。所有的数据都要通过数据传输通道从控制单元传输到执行单元。数据在传输过程中要经过大量的移位寄存器。在物理上每8针（8位移位寄存器）是一块独立的PCB，这些所有的PCB通过排线和连接器串联在一起。目前对于数据传输，通常采用以下几种结构：

1、单回路模式：

该模式是将所有的移位寄存器串联在一起组成一个长长的移位寄存器串。比如5120针的提花机，需要用到640（5120/8）个移位寄存器；12288针需要用到1536个移位寄存器，这些寄存器串联在一起，其结构如图1所示。

单回路模式在电路上具有结构简单，成本低廉的优点，但由于结构的限制，致使数据在传输过程中，具有以下缺陷：

（1）、数据链路过长：所有的移位寄存器串联在一起，意味着发送的数据位要经过所有的移位寄存器。按照物理上的数据线的长度计算，5120针提花机其物理长度将达到50米左右，12288针达到120米左右。所以数据链路太长，受干扰的几率非常大，在实际工程应用中，经常出现数据被干扰，并不能查找故障点的疑难杂症；

（2）、传输链路中由于每8针便有一个连接器，所以连接点多，某一点接触不良，将引起后续所有数据被破坏。

2、多级数据传输模式：

为了缩短数据传输的物理路径的长度，将数据传输分成了多级传输，其简图如图2所示。多级数据传输模式工作原理：电磁选针控制器单元由单片机完成，由该单片机来控制8针的电磁选针部件。将整个系统的电磁选针部件分成多组，各组由嵌入式子系统来完成，即分组控制器；在提花机开始织造前，主控制器将数据按分组，传输到各分组控制器，分组控制器再将数据分发到各电磁选针控制单元，电磁选针控制单元将数据保存于内部存储器空间。提花机在织造过程中，直接从其内部存储空间读取数据直接控制电磁选针部件，在织造过程中没有数据的传输过程。

上述方案对于缩短数据传输路径提高数据传输的可靠性能方面确实有一定的效果，但就整体性能与可靠性来分析，上述传输模式存在如下缺陷：

（1）系统硬件、软件结构复杂：将数据传输分成了三级，每一级都采用嵌入式系统或单片机来负责数据的收发。每一级需要一套软件来支撑其工作，电路结构与软件结构复杂性大大增加，后期维护困难；

（2）使用大量单片机：电磁选针器每8针便需要一片单片机，5120针的提花机便需要640个单片机，12288针提花机便需要1536个单片机。数量庞大的单片机在电磁环境复杂、高温、高湿的环境下长时间集中工作，其稳定性与可靠性能大大下降；

（3）数据存储不能满足需求：该方案采用先存数据后工作的方式，而该系统中所采用的单片机只能是小封装的芯片，受体积与成本制约不可能采用较大甚至更大的封装，而小封装的单片机内部的存储单元容量普遍都非常小，数据存储量有限。而现今市场上纺织花型文件小的几千纬，大的几十万纬，对单片机的需求也从几十KB到几百KB，所以普通单片机基本上不可能胜任。

3、分组传输模式：

为了缩短数据传输的路径，便将整台设备中的电磁选针组件分成多组，每组有一套嵌入式系统来就近传输数据，其实施方案如图3和图4所示。

主要存在如下缺陷：

1)电磁选针分组的数量受限：在图3中，数据传输的路径虽有缩短，但分组内部的路径依然还是相对较长，不能增加更多的分组数量来缩短路径，因而数据传输的稳定性与可靠性提高有限；

2)系统结构复杂度大：为了弥补图3方案的补足，可采取图4的方案，以此增加分组的数量，进一步缩短数据传输的路径长度，提高其可靠性。但该方案采用多级嵌入式系统控制，增加了系统的软件硬件复杂度，维护难度加大；

3)多级嵌入式系统控制，各分组都要增加各自的储存空间，因而整个系统的成本高。