阅读说明：本技术 织机飞车保护系统及织机的主轴电机驱动器 (Loom galloping protection system and spindle motor driver of loom ) 是由 郭永 于 2020-04-15 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种织机飞车保护系统及织机的主轴电机驱动器,所述织机飞车保护系统包括第一采样单元、第二采样单元以及脉冲计数单元,其中；所述第一采样单元用于在外部运行按钮有效时输出清零信号；所述第二采样单元用于获取主轴编码器的脉冲信号；所述脉冲计数单元用于在接收到清零信号时使计数值清零、在未接收到清零信号时对所述主轴编码器的脉冲信号进行计数,并在计数值大于或等于预设值时输出第一使能信号；所述第一使能信号用于使所述织机的主轴电机驱动器停止向主轴电机输出驱动电压。本发明实施例可在外部运行按钮未被按下时,保证织机不会快速启动,并可在织机异常动作时封锁电机输出,实现飞车保护。(The invention provides a loom runaway protection system and a spindle motor driver of a loom, wherein the loom runaway protection system comprises a first sampling unit, a second sampling unit and a pulse counting unit, wherein the first sampling unit is connected with the second sampling unit; the first sampling unit is used for outputting a zero clearing signal when an external operation button is effective; the second sampling unit is used for acquiring a pulse signal of the spindle encoder; the pulse counting unit is used for resetting the counting value when receiving the reset signal, counting the pulse signal of the spindle encoder when not receiving the reset signal and outputting a first enabling signal when the counting value is greater than or equal to a preset value; the first enable signal is used for enabling a spindle motor driver of the loom to stop outputting a driving voltage to a spindle motor. The embodiment of the invention can ensure that the loom cannot be started quickly when the external operation button is not pressed down, and can lock the output of the motor when the loom operates abnormally, thereby realizing the protection of galloping.)

织机飞车保护系统及织机的主轴电机驱动器

技术领域

本发明实施例涉及织机领域，更具体地说，涉及一种织机飞车保护系统及织机的主轴电机驱动器。

背景技术

织机是以直角交织两组或多组纱线形成织物的机器设备。在历经多年的更新和发展下，如今织机已经从手工加工逐步向机械化、自动化、智能化和网络化方向推进。

在主轴直驱引入织机系统后，取消了原有的刹车盘电路(抱闸)，在织机停机时仅通过直流制动或者零速悬停来保证织机不动。

由于取消了机械抱闸，在某些情况下，若出现编码器干扰或者编码器线序有松动，可能会出现织机无法停车、飞车、点动快车等问题。这些问题在终端现场往往会带来及其严重的后果，甚至会对操作人员造成人身伤害。

发明内容

本发明实施例针对上述织机因取消机械抱闸而导致在出现编码器干扰或者线序松动时，织机无法停车、飞车及电动快车的问题，提供一种织机飞车保护系统及织机的主轴电机驱动器。

本发明实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供一种织机飞车保护系统，包括第一采样单元、第二采样单元以及脉冲计数单元，其中；

所述第一采样单元连接到织机的外部运行按钮，且所述第一采样单元用于在所述外部运行按钮有效时输出清零信号；

所述第二采样单元连接到所述织机的主轴编码，且所述第二采样单元用于获取所述主轴编码器的脉冲信号；

所述脉冲计数单元分别与所述第一采样单元和第二采样单元连接，且所述脉冲计数单元在接收到清零信号时使计数值清零、在未接收到清零信号时对所述主轴编码器的脉冲信号进行计数，并在计数值大于或等于预设值时输出第一使能信号；所述第一使能信号用于使所述织机的主轴电机驱动器停止向主轴电机输出驱动电压。

优先地，所述主轴编码器为增量式编码器，所述第二采样单元获取的所述主轴编码器的脉冲信号为A相脉冲信号和B相脉冲信号。

优选地，所述第二采样单元包括或处理子单元，所述或处理子单元用于将所述A相脉冲信号和B相脉冲信号进行或运算后生成待计数脉冲信号，并将所述待计数脉冲信号输出到所述脉冲计数单元。

优选地，所述织机飞车保护系统还包括第一逻辑处理单元，所述第一逻辑处理单元分别与所述第一采样单元、脉冲计数单元连接，且所述第一逻辑处理单元在所述第一采样单元输出清零信号或所述脉冲计数单元输出第一停机信号时，向所述织机的主轴电机驱动器的主控制单元输出故障信号，所述主控制单元在接收到所述故障信号后输出第二使能信号；所述第二使能信号用于使所述织机的主轴电机驱动器停止向主轴电机输出驱动电压。

优选地，所述织机飞车保护系统还包括第三采样单元，所述第三采样单元连接到急停按钮，且所述第三采样单元用于在所述急停按钮有效时输出第三使能信号，所述第三使能信号用于使所述织机的主轴电机驱动器停止向主轴电机输出驱动电压。

优选地，所述织机飞车保护系统还包括第二逻辑处理单元，所述第二逻辑处理单元的输入端分别与所述织机的主轴电机驱动器的主控制单元、所述脉冲计数单元以及所述第三采样单元的输出端连接，且所述第二逻辑处理单元在接收到以下任一信号时向所述织机的主轴电机驱动器输出停机信号：第一使能信号、第二使能信号以及第三使能信号，所述停机信号用于使所述主轴电机驱动器停止向主轴电机输出驱动电压。

优选地，所述第二逻辑处理单元的输出端连接到所述织机的主轴电机驱动器的驱动缓冲芯片，所述驱动缓冲芯片连接在所述主控制单元与逆变单元之间，且所述驱动缓冲芯片在接收到故障信号时停止向所述逆变单元输出驱动脉冲。

优选地，所述脉冲计数单元包括预处理子单元和14级二进制计数器；所述预处理子单元包括与所述或处理子单元的输出端连接的第一输入端、与所述第一采样单元的输出端连接的第二输入端、分别与所述14级二进制计数器的输入端连接的第一输出端和第二输出端；

所述预处理子单元在所述第二输入端为高电平时通过第二输出端输出高电平、通过第一输出端输出与所述第一输入端的电平反相的电平；且所述预处理子单元在所述第二输入端为低电平时，通过第二输出端输出低电平、通过第一输出端输出低电平；

所述14级二进制计数器在所述预处理子单元的第二输出端输出低电平时清零、在所述预处理子单元的第二输出端输出低电平时根据所述预处理子单元的第一输出端的上升沿计数。

本发明实施例还提供一种织机的主轴电机驱动器，包括主控制单元、驱动缓冲单元和逆变单元，所述主轴电机驱动器还包括如上所述的织机飞车保护系统。

本发明实施例的织机飞车保护系统及织机的主轴电机驱动器，根据采样的外部运行按钮的状态对主轴编码器的脉冲信号计数，并根据计数值控制向主轴电机输出的驱动电压，从而织机不会快速启动，并可在织机异常动作时封锁电机输出，实现飞车保护。

附图说明

图1是本发明实施例提供的织机飞车保护系统的示意图；

图2是本发明实施例提供的织机飞车保护系统中各个信号的波形示意图；

图3是本发明实施例提供的织机飞车保护系统中第二采样单元的示意图；

图4是本发明实施例提供的织机飞车保护系统中脉冲计数单元的示意图；

图5是本发明实施例提供的织机飞车保护系统中脉冲计数单元的内部电路拓扑图；

图6是本发明实施例提供的织机飞车保护系统中第一逻辑处理单元的示意图；

图7是本发明实施例提供的织机飞车保护系统中第二逻辑处理单元的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，是本发明实施例提供的织机飞车保护系统的示意图，该织机飞车保护系统可应用于织机控制器或织机的主轴电机控制器，以实现织机的飞车保护。本实施例的织机飞车保护系统包括第一采样单元11、第二采样单元12以及脉冲计数单元13，上述第一采样单元11、第二采样单元12以及脉冲计数单元13可集成到织机控制器或织机的主轴电机控制器的主电路板上，或者采用独立于主电路板的印制电路板上(该印制电路板与织机控制器或织机的主轴电机控制器的主电路板电性连接)。

第一采样单元11连接到织机的外部运行按钮，并输出外部运行按钮的状态信号DI_EN，具体地，该第一采样单元11在外部运行按钮有效时输出清零信号。例如，上述外部运行按钮的状态信号DI_EN可为低电平有效，即清零信号为低电平，第一采样单元11可由接入外部运行按钮控制回路的采样电阻构成，结合图2所示，当外部运行按钮控制回路导通(即外部运行按钮有效)时，第一采样单元11输出低电平；当外部运行按钮控制回路断开(即外部运行按钮无效)时，第一采样单元11输出高电平。

第二采样单元12连接到织机的主轴编码的输出端，且该第二采样单元12用于获取主轴编码器输出的脉冲信号。上述主轴编码器可在织机的主轴运转时输出相应的脉冲信号。

脉冲计数单元13用于对脉冲信号进行计数，例如该脉冲计数单元13可在脉冲信号的每一下降沿计数一次。上述脉冲计数单元13分别与第一采样单元11和第二采样单元12连接，且该脉冲计数单元13在接收到来自第一采样单元11的清零信号时使计数值清零、在未接收到清零信号时对来自第二采样单元12的主轴编码器的脉冲信号进行计数，并在计数值大于或等于预设值时输出第一使能信号EN1；上述第一使能信号EN1用于使织机的主轴电机驱动器停止向主轴电机输出驱动电压。即在外部运行按钮有效时，织机处于正常运行状态，第一采样单元11输出的外部运行按钮的状态信号DI_EN会一直使脉冲计数单元13清零，即脉冲计数单元13不会输出第一使能信号EN1。

上述织机飞车保护系统通过在外部运行按钮无效时对主轴编码的脉冲信号进行计数，并在计数值达到预设值时使主轴电机驱动器停止向主轴电机输出的驱动电压，从而织机不会快速启动，并可在织机异常动作时封锁电机输出，实现飞车保护。

在本发明的一个实施例中，织机中的主轴编码器为增量式编码器，相应地，第二采样单元12采样主轴编码器的A相脉冲信号和B相脉冲信号，从而使脉冲计数单元13根据主轴编码器的A相脉冲信号和B相脉冲信号，使主轴电机驱动器停止向主轴电机输出的驱动电压。

结合图3所示，上述第二采样单元12具体可包括或处理子单元，该或处理子单元的两个输入端分别连接到主轴编码的A相脉冲信号A_ARM和B相脉冲信号B_ARM，并将A相脉冲信号A_ARM和B相脉冲信号B_ARM进行或运算后生成待计数脉冲信号PULSE，然后将该待计数脉冲信号PULSE输出到脉冲计数单元13。通过上述或处理子单元，在主轴编码器任一相断线时，由于另一相仍然会输出脉冲，脉冲计数单元13不会停止计数，从而即使出现编码器干扰或者编码器线序松动，也可进行有效的飞车保护。

结合图4所示，脉冲计数单元13可采用集成芯片U1，该集成芯片U1的两个引脚分别与第一采样单元11和第二采样单元12连接，并在外部运行按钮的状态信号DI_EN无效时，对来自第二采样单元12的待计数脉冲信号PULSE进行计数，并在计数值大于或等于预设值时输出第一使能信号EN1。

此外，在本发明的另一实施例中，上述脉冲计数单元13也可由预处理子单元和14级二进制计数器构成，其中预处理子单元包括与第二采样单元12的或处理子单元的输出端连接的第一输入端RS、第一采样单元11的输出端连接的第二输入端MR、分别与14级二进制计数器的输入端CP、CD连接的第一输出端和第二输出端。该预处理子单元在第二输入端MR为高电平时通过第二输出端输出高电平、通过第一输出端输出与第一输入端RS的电平相反的电平；且预处理子单元在第二输入端MR为低电平时，通过第二输出端输出低电平、通过第一输出端输出低电平。即预处理子单元包括两路，其中一路直接将第二输入端MR与第二输出端连接，另一路将第二输入端MR的信号做非运算后与第一输入端RS的信号进行或运算，再将或运算的结果做三次非运算后通过第二输出端输出。14级二进制计数器在预处理子单元的第二输出端输出低电平时清零、在预处理子单元的第二输出端输出低电平时根据预处理子单元的第一输出端RS的上升沿计数。

在本发明的另一实施例中，上述织机飞车保护系统还可包括第一逻辑处理单元14，结合图6所示，该第一逻辑处理单元14的两个输入端分别与第一采样单元11、脉冲计数单元13的输出端连接。具体地，该第一逻辑处理单元14可包括一个非门和一个或门，其中脉冲计数单元13产生的第一使能信号EN1经由非门连接到或门的一个输入端，第一采样单元11输出的外部运行按钮的状态信号DI_EN则连接到或门的另一个输入端，从而在外部运行按钮无效(为高电平)或第一使能信号有效(为低电平)时，第一逻辑处理单元14向织机的主轴电机驱动器的主控制单元21输出故障信号ERROR(高电平)，使主轴电机驱动器报警停机。并且，主轴电机驱动器的主控制单元21在接收到故障信号时输出第二使能信号EN2，该第二使能信号EN2用于使织机的主轴电机驱动器停止向主轴电机输出驱动电压。

此外，上述织机飞车保护系统还可包括第三采样单元15，该第三采样单元15连接到急停按钮，且该第三采样单元15在急停按钮有效时输出第三使能信号EN3，该第三使能信号EN3用于使织机的主轴电机驱动器停止向主轴电机输出驱动电压。从而在急停按钮被按下时，也停止向主轴电机输出驱动电压。

在具体实现时，上述织机飞车保护系统可通过一个第二逻辑处理单元16使织机的主轴电机驱动器停止向主轴电机输出驱动电压。结合图7所示，上述第二逻辑处理单元16的输入端分别与织机的主轴电机驱动器的主控制单元21、脉冲计数单元13以及第三采样单元15的输出端连接，该第二逻辑处理单元16在接收到以下任一信号时向织机的主轴电机驱动器输出停机信号BUFFER_EN：第一使能信号EN1、第二使能信号EN2以及第三使能信号EN3，上述停机信号BUFFER_EN用于使主轴电机驱动器停止向主轴电机输出驱动电压。

相应地，织机的主轴电机驱动器包括主控制单元21、驱动缓冲单元22以及逆变单元23，主控制单元21具体可采用DSP(digital signal processor，数字信号处理器)用于根据控制信号产生PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号，驱动缓冲单元22则用于根据主控制单元21的PWM信号生成驱动脉冲，使逆变单元23将直流母线上的高压直流电转换为驱动主轴电机运行的驱动电压。上述逆变单元具体包括多个功率模块构成的逆变桥，其中功率模块可采用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)等。第二逻辑处理单元16的输出端直接连接到上述驱动缓冲芯片22的使能端，即驱动缓冲芯片22只有在第一使能信号EN1、第二使能信号EN2以及第三使能信号EN3都为无效时才向逆变单元23输出驱动脉冲。

具体地，上述织机飞车保护系统的控制逻辑如以下真值表所示(TZ为向主控制单元21输出的故障信号，PLUSE为脉冲计数单元13的计数脉冲信号，脉冲计数单元13的预设值为128)：

表1：电路真值表

结合图2所示，当外部运行按钮的状态信号DI_EN有效(即为高电平)时，脉冲计数单元13的输出为零，即第一使能信号EN1无效，停机信号BUFFER_EN也无效(即为低电平)，相应地，驱动缓冲单元22向逆变单元23输出驱动脉冲信号；当外部运行按钮的状态信号DI_EN无效(即为低电平)时，脉冲计数单元13开始对待计数脉冲信号PULSE进行计数，并在达到计数值时，第一使能信号EN1有效，停机信号BUFFER_EN也生效(即为高电平)，从而驱动缓冲单元22不再向逆变单元23输出驱动脉冲信号。

本发明实施例还提供一种织机的主轴电机驱动器，该主轴电机驱动器可以为变频器，且该主轴电机驱动器包括主控制单元、驱动缓冲单元、逆变单元以及如上所述的织机飞车保护系统，上述主控制单元、驱动缓冲单元、逆变单元以及织机飞车保护系统可集成到同一印制电路板。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。