3.2.1織機角度檢測模塊
噴氣織機的主機編碼器一般都是相對型編碼器,其產生角度的A、B、Z三個差分信號接FPGA的差分I/O口。Z相是零度信號,當Z相輸出有效信號時,主機角度為0°;A相和B相輸出相位相差90°的正交信號,當A相超前B相90°時為正轉,當A相滯后B相90°時為反轉。A相和B相邏輯與之后的脈沖數為織機轉過的度數;每通過一個脈沖,正轉時主機角度加一,反轉時主機角度減一。在FPGA內部做一個計數器,Z相信號為計數器的清零信號;A相和B相邏輯與之后的信號為計數信號;A相和B相的相位差為計數方向;計數器的輸出就是織機角度,這樣就把相對型編碼器的信號轉化為0°~360°的織機角度。
3.2.2并行通信接口模塊
在FPGA的并行通信接口模塊中,當DSP寫數據到FPGA中時,FPGA在DSP的WE信號的上升沿鎖存數據總線上的數據;當DSP讀取FPGA中數據時,FPGA在DSP的RD信號的下降沿把數據傳輸到數據總線,保證了DSP可以可靠地寫入或讀取FPGA的數據。
3.2.3引緯信號產生模塊
噴氣織機的引緯系統主要工作在運行、慢引緯和閥試驗三種狀態。
慢引緯狀態是噴氣織機在慢速運轉時的單根引緯狀態;閥試驗狀態是為了檢測電磁閥和引緯電路的好壞而設置的狀態;運行狀態是噴氣織機正常工作時的狀態。在運行狀態,FPGA控制引緯電磁閥按照預先設定的引緯角度依次打開和關閉,形成氣流引導緯紗的運動。引緯效果的好壞直接關系到噴氣織機的整機性能,也直接決定著布面的質量和開車效率。現以運行狀態為例介紹引緯信號的產生過程。
引緯信號由比較單元比較織機角度和設定打開角度、設定關閉角度而產生,引緯信號產生框圖如圖4所示。當引緯信號沒有跨越零度時,即設定關閉角度大于設定打開角度時,引緯信號在織機角度大于設定打開角度且小于設定關閉角度時有效;反之,當引緯信號跨越零度時,即設定關閉角度小于設定打開角度時,引緯信號在織機角度大于設定打開角度或小于設定關閉角度時有效。
噴氣織機引緯信號多達幾十路(根據花色和幅寬的不同而不同),并且引緯信號對控制精度和控制的一致性要求非常高,一般引緯信號的控制誤差要求不超過1°,在織機速度為1200r/min的情況下,織機角度1°對應為130ms左右[4]。
市場上現有的噴氣織機都是由DSP、單片機等處理器產生的。由于處理器的程序是順序執行的,如果控制誤差不超過1°,就必須在織機旋轉1°的時間內計算完成幾十路的引緯信號。也就是說在130ms內完成主程序的一個循環,這種速度對于一般的處理器是很難實現的,特別是在主程序還要完成數據的讀取、角度的計算、通信等功能的情況下,對于更高速的織機更是無法實現。因此市場上現有的噴氣織機速度一般都不會超過1000r/min,引緯性能也受限于控制的精度、速度和一致性[5]。
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