基于单片机的剑杆织机控制系统

摘要 ?随着电力电子技术、控制理论及计算机技术的发展，自动化的控制系统在工程中得到日益广泛的应用。剑杆织机作为一种适应性最强的无梭织机，其发展方向为电子选纬、电子送经、电子卷取控制技术的研究和应用。而高度自动化的剑杆织机控制系统以其结构简单，品种适应范围广操作方便等优点已在纺织行业得到了很大的推广。 本论文对剑杆织机电气控制系统的主要组成部分进行了较为系统的阐述。包括基于51的控制器实现的选纬控制系统以及基于伺服控制的送经及卷取系统，并对电机高速转动下的速度及定位问题进行了深入研究分析。 针对织机工作过程中的启动﹑停止﹑正慢车﹑反慢车﹑正找纬﹑反找纬﹑紧经﹑松经﹑长松经﹑紧急停止等操作过程本文设计了了相关的信号的转换、系统电源电路、纬纱检测等低压电路，能够实时监控织机经纱张力﹑电机速度﹑断经﹑断纬﹑紧急停车的功能。然后通过多组继电器，通过电缆与织机联接组成系统，具有电子送经、电子选色等功能。为以提高机器的人性化设计，我们设计了基于12864的简单GUI的设计。具有很好的人机界面和多重屏的显示窗口。 随后，本文编写了系统的软件实现其功能。系统软件设计包括电机速度的检测、各组继电器的控制、选号和12864的驱动程序。在控制程序中着重对电机速度的增量式PID控制算法进行了描述。 最后，对剑杆织机运动控制系统的技术和研究进行总结，本文中的研究对国产织机的发展具有很大的促进作用。 关键词：51单片机、光电藕合、霍尔传感器、继电器、PID算法 目录摘要??? 1Abstract??? 2第一章 绪论??? 61.1引言??? 61.2织机的分类??? 61.3剑杆织机的发展??? 81.3.1 剑杆织机的优势??? 81.3.2 剑杆织机的趋势??? 81.3.3 剑杆织机的发展现状??? 91.4本课题研究意义及主要内容??? 101.4.1研究内容??? 101.4.2研究意义??? 10第二章 系统总体方案设计??? 122.1 系统的设计要求??? 122.2 系统的构建??? 122.3 系统的构建??? 132.3.1测速方案的选择??? 132.3.2 控制系统方案的设计??? 152.3.3 人机交互显示方案的设计??? 172.3.4 系统强弱电解决方案??? 172.4 本章小结??? 18第三章 系统硬件设计??? 193.1 测速系统的设计??? 193.1.1霍尔传感器原理??? 193.1.2霍尔传感器测速理论分析??? 203.1.3霍尔传感器测速电路设计??? 213.2 主电机控制电路??? 213.3 选色电磁铁控制电路??? 223.4 纬纱检测电路??? 233.5 报警电路控制??? 243.6 单片机最小系统的设计??? 243.6.1复位电路??? 243.6.2时钟产生电路??? 253.6.3电源电路??? 253.7 人机显示界面的设计??? 263.8 硬件抗干扰设计??? 273.9 本章小结??? 28第四章 系统软件设计??? 294.1 软件总体流程设计??? 294.2 模块化得程序设计??? 314.2.1初始化模块??? 314.2.3 AD速度测量??? 314.2.4电机控制模块??? 334.2.5人机交互显示设计??? 364.3 软件抗干扰设计??? 414.4 本章小结??? 42第五章 PID控制在织机中的应用??? 435.1 PID控制的基本原理??? 435.2 PID控制在系统中应用??? 44第六章 总结与展望??? 466.1 全文总结??? 466.2 展望??? 46参考文献??? 47 研究内容 本论文在分析当前常用剑杆织机控制系统的基础上，论述了一种那个基于51单片机内核的控制系统，该系统具有完备的控制功能，并且具有故障检测和中文界面信息显示功能。在软件使用KEIL的C51编程，并在简单控制的基础上引入PID 控制，提高了系统的精确性和灵敏性。 ?????? 论文共分为七章，各章主要内容如下： 第一章 绪论。包括设计的背景、意义、及相关的国内外的现状 第二章 系统总体方案设计。 首先介绍了剑杆织机控制系统的设计要求，详细介绍了测速系统，电机控制系统、功能选择及人机交换系统和中心主控制系统的方案设计，然后提出本系统的方案设计，系统几个模块技术方案的确立，为研制工作定下基础。 第三章 系统的硬件设计 主要包括各个检测电路、机控制模块、功能选择驱动的设计。 第四章 系统的软件设计，在软件设计中采用模块化的思想，分别对系统的初始化模块，延时模块，测速模块，电机驱动模块、数据处理和显示模块进行了软件编程。 第五章 PID算法在系统中的应用。首先对PID算法进行了介绍，然后阐述了该算法在系统中运用。 第六章 总结与展望。对全文进行总结，指出不足处。并对该控制系统的应用进行展望。 1.4.2研究意义 通过对织机发展的调查，目前国内与国外的差距主要集中在织机的自动化水平上。现有的设备陈旧，工人的劳动强度大，效率低下，而每年进口国外的织机不但要花费大量外汇储备，还会养成对进口的依赖性，制约民族工业的发展。因此，加大织机的研制力度是当前业内人士的迫切任务。剑杆织机作为有代表性的一种织机，它的控制系统的自动化和网络化水平自然是研制的重中之重。本课题论述了一种先进的织机控制系统，为纺织业的进一步发展提供有力的技术支持。