纺织机就是把线、丝、麻等原材料加工成丝线后织成布料的工具全称。象纺坠、纺车、锭子、踏板织布机、机械织布机、数控自动织布机等。古今纺织工艺流程和设备的发展都是因应纺织原料而设计的,因此,原料在纺织技术中具有重要的地位。古代世界各国用于纺织的纤维均为天然纤维,一般是(毛、麻、棉)三种短纤维。正在运行的纺织机因故障、交班等其他原因需要停机后,再开机时就会出现纬线之间不均匀现象,不是2条纬线之间间隙过大,就是间隙太小,结果都会使所织布匹出现次品。本控制器基于PIC16F874单片机设计了纺织机松紧度调整控制器,成功地解决了该问题。具有精度高、运行可靠方便、性价比高等优点。
1 控制器工作原理
可调整的松紧带控制器,包括一固定板,固定板中设左、右二横栓孔,固定板的前方设一卡掣部,卡掣部包含一钩臂及一底座,钩臂与底座形成一缺口,缺口内含有一悬臂及一固定臂,该悬臂的右端与固定臂的右端藉螺栓而枢接,悬臂左端设一矩形块,矩形块中设二平行的纵栓孔,矩形块前设一连座,连座固定在矩形块的前方,连座的左端设有一对滚轮及二支导杆,上述钩臂还设有固定悬臂的卡轮。控制器原理框图如图1所示。
纺织机在正常运行时,调整离合器在单片机PIC16F874的控制下,处于可靠分离状态,当因故停机后需再次开机时,按下调整按钮,系统发出调整信号使调整离合器控制电路工作,调整离合器处于啮合状态,此时调整电机在系统的控制下进行正转、反转、正反转和反正转,调整纬线松紧量使其疏密合适,调整结束后,使调整离合器由回到分离状态,并显示松紧调整结束信号。
2 硬件电路设计
根据系统的功能,可靠控制是前提,精度是关键。硬件力求结构简单提高可靠性,而精度通过精密变速机构和检测电路保证。部分硬件电路如图2所示。
2.1 MCU选择
由于系统的调整精度要求高,能方便地设定调整量并能起掉电保护作用。PIC16F874内含10 b A/D转换,速度高,价格便宜,他带有128 B的电可擦写的E2PROM存储器,能方便写入调整量以备后用。16F874还有看门狗,保证系统程序运行的可靠性,同时同步串行模块(SSP)为以后与工控机联网奠定基础。
2.2 检测电路
检测部分主要完成对调整离合器的状态、纺织机等检测,同时采用光电编码器提高了检测精度,为了保证MCU的安全,所有检测信号都通过光耦和MCU连接。其电路如图2所示。
2.3 调整量设定与显示
为了提高调整精度,采取了以下措施:采用精密的齿轮减速机构;提高PIC16F74工作频率为20 MHz,一条指令执行时间只有1μs,从而提高了调整精度。如图3所示。单片机的RD0~RD6作为数码管段选信号, RE0~RE2作为数码管片选信号,DS1用于显示正转、反转、正反转和反正转;DS2,DS3显示设定的调整量。
2.4 控制电路
本系统完成的控制有主电机锁定、离合电机、调整电机。分别由单片机I/O端口RA0,RA1,RA2和RA3输出控制。为了保证单片机的安全,所有输出的控制信号经过光耦隔离、三极管放大驱动控制继电器和场效应管,使纺织机达到快速可靠的控制。
3 软件设计
在软件设计中,采用模块化结构。整个程序由主程序及各个功能子程序、中断服务程序组成。系统软件流程图如图4所示,主要包括初始化调整量设定、显示,检测控制离合器的工作状态,调整电机工作状态控制。
该系统结构简单,运行稳定可靠,控制精度高,具有完善的保护功能,并为以后的技术改进留有一定的资源,成本低,经用户使用后反映良好。为了以后的机械纺织业打下了很坚实的基础,让纺织的速度提高,加快生产的效率。