阅读说明：本技术 一种用于圆纬机的实时控制装置 (Real-time control device for circular knitting machine ) 是由 彭来湖 陈为政 吕明来 万海峰 陈鉴铭 罗昌 于 2020-12-07 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种用于圆纬机的实时控制装置,包括U型钣金底板、U型钣金安装面板、控制电路PCB板、24V输出开关电源、若干L型耳朵固定器,U型钣金底板与U型钣金安装面板相对垂直交错布置,通过螺钉连接紧固成矩形外壳,24V输出开关电源为控制电路PCB板供电,控制电路PCB板由一块能够实现对信号进行实时处理及实时通讯的控制电路处理核心板与一块能够实现对信号采样及通过弱电控制24V强电的控制电路强电底板组成。将控制电路PCB板分成电路处理核心板与控制电路强电底板,使强、弱电组件互相分离,提高了抗干扰性、工作稳定性及可靠性。(The invention provides a real-time control device for a circular knitting machine, which comprises a U-shaped sheet metal base plate, a U-shaped sheet metal mounting panel, a control circuit PCB, a 24V output switch power supply and a plurality of L-shaped ear fixers, wherein the U-shaped sheet metal base plate and the U-shaped sheet metal mounting panel are vertically and staggered relatively and are fastened into a rectangular shell through screw connection, the 24V output switch power supply supplies power to the control circuit PCB, and the control circuit PCB consists of a control circuit processing core plate capable of realizing real-time processing and real-time communication on signals and a control circuit strong current base plate capable of realizing signal sampling and controlling 24V strong current through weak current. The control circuit PCB is divided into a circuit processing core board and a control circuit strong current bottom board, so that strong current components and weak current components are separated from each other, and the anti-interference performance, the working stability and the reliability are improved.)

一种用于圆纬机的实时控制装置

技术领域

本发明涉及纺织机械智能控制技术领域，具体为一种用于圆纬机的实时控制装置。

背景技术

纺织机械是生产针织面料与服装的主要装备，在我国保有量较大。近年来，随着新型纤维及纱线的开发与应用，对纺织设备制造精度与机电一体化程度的要求进一步提高。同时，针织企业招工难问题的日益突出，使得纺织装备朝高效率、自动化方向发展。因此，对其生产过程进行实时控制尤为重要。

现有纺织机械用只能控制装置与纺织机械配合安装，由实时控制装置负责控制纺织机械的生产动作。现有纺织机械用智能控制装置由智能控制装置、位于智能控制装置外壳内部的印刷电路板(PCB板)、相应的电子组件和机械结构组成。PCB板可分为强电部分与弱电部分。强电部分包括继电器、保险丝、变压器等。弱电部分包括发光二极管、CPU、通讯模块等。由于现有纺织机械用智能控制装置的强电部分与弱点部分均设置在一块PCB板上，抗干扰性能不好，可靠性不高。当智能控制装置上某个元器件损坏后，由于强电部分和弱点部分设置在一块PCB板上极有可能造成弱点部分元器件的损坏，就需要更换整个PCB板，造成材料的浪费。

目前，有关专利提供了一种集中弱电的主控板与一个强电集中在其上的驱动板，主控板向驱动板发出执行命令，驱动板完成控制电机、变频器、风扇、油泵等动作。主控板与驱动板之间进行通讯。虽然采用相分离的集中弱电的主控板与强电集中的驱动板，但该主控板和驱动板均采用中央处理单元(CPU)，由于两个CPU存在兼容性问题，很难做到通用，不利于标准化与模块化设计。因此，将实时系统从圆纬机总系统分离出来进行单独设计，不仅有利于提高装置稳定性与可靠性，也有利于实现控制装置模块化设计，满足不同的用户需求。

如何使智能装置的强电部分与弱电部分相分离，并且满足其标准化与模块化的设计要求是目前需要解决的技术问题。同时，能够发明一种智能控制装置实现对生产过程进行智能实时控制，有利于有效提高织物生产的效率也是目前需要解决的目标。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于圆纬机的实时控制装置，解决了上述背景技术中提出的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于圆纬机的实时控制装置，包括U型钣金底板、U型钣金安装面板、控制电路PCB板、24V输出开关电源、若干L型耳朵固定器；

U型钣金底板与U型钣金安装面板相对垂直交错布置，通过螺钉连接紧固成矩形外壳，24V输出开关电源为控制电路PCB板供电，控制电路PCB板由一块能够实现对信号进行实时处理及实时通讯的控制电路处理核心板与一块能够实现对信号采样及通过弱电控制220V强电的控制电路强电底板组成，控制电路处理核心板与控制电路强电底板通过双排针排插固定并进行信号传递，呈T型结构布局；控制电路强电底板通过螺钉螺柱固定在U型钣金安装面板内侧，控制电路处理核心板通过两侧L型耳朵固定器和螺钉螺母固定于U型钣金安装面板两内侧面，24V输出开关电源通过螺纹连接固定于U型钣金底板的内侧面，所述矩形外壳顶部前、后两侧均有居中放置的栅栏式接线端子一、栅栏式接线端子二，所述矩形外壳内的中间设置有分立直插式保险丝座及运行指示灯；

所述控制电路强电底板上集成有运行状态视觉化模块、强电隔离保护模块及外设驱动模块；

所述控制电路处理核心板集成有电源模块、主控处理模块、光耦隔离信号采集模块、智能电表电能测量模块、485通讯模块、CAN通讯模块、SPI同步串行通信接口模块；

所述电源模块、光耦隔离信号采集模块、智能电表电能测量模块、485通讯模块、CAN通讯模块、SPI同步串行通信接口模块、运行状态视觉化模块、强电隔离保护模块及外设驱动模块均与主控处理模块相连接。

优选的，所述U型钣金安装面板两侧开有方槽，底部四角个开有圆孔，可将本装置固定于圆纬机上；前部开有两个圆孔，用于固定24V输出开关电源。

优选的，所述24V输出开关电源与电源模块相连，所述电源模块通过SS24整流桥、TPS54331芯片、1N4742稳压管、AMS1117M3-3.3V芯片及外围电路为其余模块提供交流24V、直流24V、直流12V、直流5V、直流3.3V电源。

优选的，：所述光耦隔离信号采集模块通过LTV365T-B光耦对油量、运行状态、急停信号、点动信号、破布状态、变频操作、计数状态的信号实时采集及信号隔离对圆纬机运行状态进行监测，并将信号传递给主控处理模块进行处理。

优选的，所述智能电表电能测量模块通过ATT7022E高精度三相电能专用计量芯片通过6引脚网口网线连接到圆纬机上，再通过电流采样电阻及电流互感器实时获取圆纬机运行时的三组单相电流参数；又通过对接免焊插拔式接线端子连接到圆纬机上，运用电压互感器实时获取三组单相电压参数；同时，ATT7022E计量芯片通过SPI同步串行通信接口模块与主控芯片进行实时通信。

优选的，所述主控处理模块采用HC32F072KATA-LQFP64控制芯片及相应的驱动电路，能够通过485通讯模块经双排母弯针插座与人机交互屏实现通讯，其中485通讯模块采用SP490EE芯片及相应驱动电路，以显示圆纬机运行状态，电能参数等实时信息，同时可通过人机交互屏实现对圆纬机的控制；通过CAN通讯模块实现与送纱板之间的通讯，进而控制送纱速度；其中，CAN通讯模块由MC34901CAN芯片及相应驱动电路组成。

优选的，所述运行状态视觉化模块通过两个LED灯显示实时控制装置的运行状态。

优选的，所述强电隔离保护模块采用TLP184光耦隔离、分立式外露设计，其中分立直插式保险丝座内含保险丝，对电路起保护作用，分立直插式保险丝座顶部露出U型钣金安装面板上底面，便于更换保险丝；在满足对电路保护的同时，实现在不拆机的情况下对本装置进行维护。

优选的，所述外设驱动模块通过栅栏式接线端子与圆纬机设备进行连接，由HC32F072KATA-LQFP64主控芯片控制继电器直接驱动圆纬机设备部件动作，分别实现对圆纬机的24V及220V交流喷油控制、照布灯及日光灯控制、红黄绿报警灯控制、220V风扇控制、高压电磁铁控制、两路力矩电机控制、变频器控制和上下断纱及探针控制，从而实现对圆纬机生产过程的实时控制。

(三)有益效果

本发明提供了一种用于圆纬机的实时控制装置。具备以下有益效果：

1、该用于圆纬机的实时控制装置，将控制电路PCB板分成电路处理核心板与控制电路强电底板，使强、弱电组件互相分离，提高了抗干扰性、工作稳定性及可靠性；并且控制电路处理核心板配置CPU，控制电路强电底板不配置CPU。电路处理核心板上CPU通过与控制电路强电底板相连的通信总线控制控制电路强电底板。从而有效避免两个CPU存在兼容性问题导致通信障碍问题，有利于标准化与模块化设计。同时，对硬件部分进行系统设计发明，对PCB板的电源模块、主控处理模块、光耦隔离信号采集模块、智能电表电能测量模块、485通讯模块、CAN通讯模块、SPI同步串行通信接口模块、运行状态视觉化模块、强电隔离保护模块及外设驱动模块进行详细、周密的设计与论证，从而实现纺织机械生产的高效性、智能化。

附图说明

图1为本发明提出的纺织机械智能控制装置实物模型轴测图；

图2为本发明提出的纺织机械智能控制装置实物模型爆炸图；

图3为本发明提出的纺织机械智能控制装置实物模型正视图；

图4为本发明提出的纺织机械智能控制装置实物模型俯视图；

图5为本发明提出的纺织机械智能控制装置实物模型左视图；

图6为本发明提出的纺织机械智能控制装置实物模型右视图；

图7为本发明智能控制装置的U型钣金安装面板轴测图；

图8为本发明智能控制装置的U型钣金安装面板示意图；

图9为本发明智能控制装置的U型钣金底板轴测图；

图10为本发明用于固定控制电路处理核心板的L型耳朵固定器轴测图；

图11为本发明智能控制装置的控制电路电路结构图；

图12为本发明智能控制装置的控制电路处理强电底板原理图；

图13为本发明智能控制装置的控制电路处理强电底板实物图；

图14为本发明智能控制装置的控制电路处理核心板原理图；

图15为本发明智能控制装置的控制电路处理核心板实物图。

图中：1U型钣金底板、2L型耳朵固定器、3 24V输出开关电源、4栅栏式接线端子一、5分立直插式保险丝座、6U型钣金安装面板、7控制电路强电底板、8栅栏式接线端子二、9方槽、10控制电路处理核心板、11主控处理模块、12智能电表电能测量模块、13 485通讯模块、14外设驱动模块、15电源模块、16光耦隔离信号采集模块、17强电隔离保护模块、18SPI同步串行通信接口模块、19CAN通讯模块。

具体实施方式

本发明实施例提供一种用于圆纬机的实时控制装置，如图1-15所示，包括U型钣金底板1、U型钣金安装面板6、控制电路PCB板、24V输出开关电源3、若干L型耳朵固定器2；

如图1-10所示，U型钣金底板1与U型钣金安装面板6相对垂直交错布置，通过螺钉连接紧固成矩形外壳，前、后两侧面贴合紧密；U型钣金底板1四角各分布一个通孔，可将本控制装置固定在圆纬机上，其内侧面可安装24V输出开关电源3，两侧面各有四个通孔，可与型钣金安装面板6进行紧固连接；U型钣金安装面板6底面有12个大圆通孔与两个小圆通孔，分别安装分立直插式保险丝座5与指示LED灯；底面两侧边各开一个凹槽，用于安装栅栏式接线端子一4、栅栏式接线端子二8。

24V输出开关电源3为控制电路PCB板供电，控制电路PCB板由一块能够实现对信号进行实时处理及实时通讯的控制电路处理核心板10与一块能够实现对信号采样及通过弱电控制220V强电的控制电路强电底板7组成，控制电路处理核心板10与控制电路强电底板7通过双排针排插固定并进行信号传递，呈T型结构布局；控制电路强电底板7通过螺钉螺柱固定在U型钣金安装面板6内侧，分立直插式保险丝座5、栅栏式接线端子一4、栅栏式接线端子二8与其他元器件焊于控制电路处理核心板10上，控制电路处理核心板10配置CPU，CPU通过通讯线控制控制电路强电底板7，其底部通过两个L型耳朵固定器2固定于U型钣金安装面板6的两侧面，控制电路处理核心板10上的四个接插件接口分别与U型钣金安装面板6侧面的四个矩形通孔对齐。

控制电路处理核心板10通过两侧L型耳朵固定器2和螺钉螺母固定于U型钣金安装面板6两内侧面，24V输出开关电源3通过螺纹连接固定于U型钣金底板1的内侧面，矩形外壳顶部前、后两侧均有居中放置的栅栏式接线端子一4、栅栏式接线端子二8，矩形外壳内的中间设置有分立直插式保险丝座5及运行指示灯；

控制电路强电底板7上集成有运行状态视觉化模块、强电隔离保护模块17及外设驱动模块14；

控制电路处理核心板10集成有电源模块15、主控处理模块11、光耦隔离信号采集模块16、智能电表电能测量模块12、485通讯模块13、CAN通讯模块19、SPI同步串行通信接口模块18；

如图11-15所示，电源模块15、光耦隔离信号采集模块16、智能电表电能测量模块12、485通讯模块13、CAN通讯模块19、SPI同步串行通信接口模块18、运行状态视觉化模块、强电隔离保护模块17及外设驱动模块14均与主控处理模块11相连接。从而实现这些功能的集成化，提高设备的智能化与自动化水平。

控制电路强电底板7主要含有220V电源、过载保护电路、继电器、强弱电隔离、总线通信接口等。一方面，可将220V通过24V输出开关电源，将交流强电转化为直流弱电，从而为控制电路处理核心板10；另一方面，接受控制电路处理核心板10信号指令，驱动纺织机械变频器、油泵、灯、探针、风扇、剖刀等部件的工作，同时，有过载保护电路为其提供电路保护，防止控制电路强电底板7上的元器件与控制结构电子元气件损坏。

将控制电路PCB板分成电路处理核心板10与控制电路强电底板7，使强、弱电组件互相分离，提高了抗干扰性、工作稳定性及可靠性；并且控制电路处理核心板10配置CPU，控制电路强电底板7不配置CPU。电路处理核心板10上CPU通过与控制电路强电底板7相连的通信总线控制控制电路强电底板7。从而有效避免两个CPU存在兼容性问题导致通信障碍问题，有利于标准化与模块化设计。同时，对硬件部分进行系统设计发明，对PCB板的电源模块15、主控处理模块11、光耦隔离信号采集模块16、智能电表电能测量模块12、485通讯模块13、CAN通讯模块19、SPI同步串行通信接口模块18、运行状态视觉化模块、强电隔离保护模块17及外设驱动模块14进行详细、周密的设计与论证，从而实现纺织机械生产的高效性、智能化。

U型钣金安装面板6两侧开有方槽9，底部四角个开有圆孔，可将本装置固定于圆纬机上；前部开有两个圆孔，用于固定24V输出开关电源3。

24V输出开关电源3与电源模块相连，电源模块通过SS24整流桥、TPS54331芯片、1N4742稳压管、AMS1117M3-3.3V芯片及外围电路为其余模块提供交流24V、直流24V、直流12V、直流5V、直流3.3V电源。

光耦隔离信号采集模块16通过LTV365T-B光耦对油量、运行状态、急停信号、点动信号、破布状态、变频操作、计数状态的信号实时采集及信号隔离对圆纬机运行状态进行监测，并将信号传递给主控处理模块11进行处理。

智能电表电能测量模块12通过ATT7022E高精度三相电能专用计量芯片通过6引脚网口网线连接到圆纬机上，再通过电流采样电阻及电流互感器实时获取圆纬机运行时的三组单相电流参数；又通过对接免焊插拔式接线端子连接到圆纬机上，运用电压互感器实时获取三组单相电压参数；同时，ATT7022E计量芯片通过SPI同步串行通信接口模块与主控芯片进行实时通信。

主控处理模块11采用HC32F072KATA-LQFP64控制芯片及相应的驱动电路，能够通过485通讯模块经双排母弯针插座与人机交互屏实现通讯，其中485通讯模块采用SP490EE芯片及相应驱动电路，以显示圆纬机运行状态，电能参数等实时信息，同时可通过人机交互屏实现对圆纬机的控制；通过CAN通讯模块实现与送纱板之间的通讯，进而控制送纱速度；其中，CAN通讯模块19由MC34901CAN芯片及相应驱动电路组成。

运行状态视觉化模块通过两个LED灯显示实时控制装置的运行状态。

强电隔离保护模块17采用TLP184光耦隔离、分立式外露设计，其中分立直插式保险丝座5内含保险丝，对电路起保护作用，分立直插式保险丝座5顶部露出U型钣金安装面板6上底面，便于更换保险丝；在满足对电路保护的同时，实现在不拆机的情况下对本装置进行维护。

外设驱动模块14通过栅栏式接线端子与圆纬机设备进行连接，由HC32F072KATA-LQFP64主控芯片控制继电器直接驱动圆纬机设备部件动作，分别实现对圆纬机的24V及220V交流喷油控制、照布灯及日光灯控制、红黄绿报警灯控制、220V风扇控制、高压电磁铁控制、两路力矩电机控制、变频器控制和上下断纱及探针控制，从而实现对圆纬机生产过程的实时控制。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。