摘 要： 介紹了STC89C52單片機(jī)的特點(diǎn)及梭式織布機(jī)控制器的設(shè)計(jì)思想，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了初步試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了梭式織布機(jī)控制過(guò)程自動(dòng)化，達(dá)到了提高織品質(zhì)量和工作效率的目的。
關(guān)鍵詞： 單片機(jī)；經(jīng)線斷；緯線斷；尋定位停車
現(xiàn)在使用的有梭織布機(jī)是20世紀(jì)中期的產(chǎn)品，因其可靠性高、運(yùn)行成本低和適應(yīng)紗線范圍寬等特點(diǎn)，目前仍是國(guó)內(nèi)中小型紡織廠的主力機(jī)型，市場(chǎng)占有率很高。有梭織布機(jī)存在學(xué)徒期長(zhǎng)、產(chǎn)品品質(zhì)低和工人勞動(dòng)強(qiáng)度大的問(wèn)題，使其成為企業(yè)挖潛改造的對(duì)象。如出現(xiàn)經(jīng)、緯線斷時(shí)，因慣性的作用，機(jī)器停電后，由人工進(jìn)行剎車，一般仍空轉(zhuǎn)數(shù)周。一是造成布面經(jīng)、緯線的稀疏不勻，影響質(zhì)量；二則需人工撥動(dòng)手輪才能找準(zhǔn)接線位置，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。受企業(yè)和有關(guān)部門(mén)的委托，結(jié)合有梭織布機(jī)的特點(diǎn)，參考進(jìn)口箭桿織布機(jī)和噴氣織布機(jī)控制系統(tǒng)的一些成熟經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)了以STC89C52為核心的有梭織布機(jī)控制器。經(jīng)實(shí)際運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了有故障自動(dòng)剎車及尋定位停車等功能，達(dá)到了提升產(chǎn)品質(zhì)量和提高效率的目的。
1 工作原理
系統(tǒng)以STC89C52為控制核心，由電源、設(shè)置按鍵、控制按鍵、顯示、控制輸出、信號(hào)輸入和編碼盤(pán)等部分組成。結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
編碼盤(pán)裝有兩組磁鋼與曲軸同步運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)兩只霍爾傳感器為控制器提供兩個(gè)重要的曲軸轉(zhuǎn)角位置信號(hào)：A點(diǎn)平車位（平車位曲軸90°），處理經(jīng)線斷故障最佳位置，但不宜開(kāi)車；B點(diǎn)后心位（后心位曲軸0°），是處理斷緯線故障和投梭的最佳位置。因此，當(dāng)發(fā)生經(jīng)線斷故障時(shí)，通過(guò)控制系統(tǒng)使曲軸準(zhǔn)確停在A點(diǎn)。因A點(diǎn)開(kāi)車極宜夾梭，處理完故障后按開(kāi)車時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)反轉(zhuǎn)90°，準(zhǔn)確返回B點(diǎn)。若發(fā)生緯線斷故障，機(jī)器將停在曲軸轉(zhuǎn)角B點(diǎn)上，處理完畢后，按開(kāi)車則機(jī)器正常運(yùn)行。
當(dāng)出現(xiàn)經(jīng)線斷或緯線斷時(shí)，機(jī)器能夠及時(shí)停機(jī)并自動(dòng)剎車，通過(guò)尋定位功能，準(zhǔn)確停在最佳的處理故障位置，有利于故障的快速處置并實(shí)現(xiàn)開(kāi)車無(wú)痕；開(kāi)車時(shí)，自動(dòng)選擇有利于投梭的位置再行開(kāi)車，避免開(kāi)車夾梭故障。
參數(shù)設(shè)置功能由按鍵和LED顯示單元構(gòu)成。通過(guò)修改參數(shù)，使產(chǎn)品適用不同機(jī)型、不同年代的各種有梭織布機(jī)。設(shè)置參數(shù)有反車延時(shí)、經(jīng)斷延時(shí)、緯斷延時(shí)和單梭延時(shí)等。
2 硬件電路設(shè)計(jì)
2．1系統(tǒng)控制器STC89C52
STC89C52是一款新型高性能兼容MS51的單片機(jī)。具有高抗靜電、寬電壓、適應(yīng)溫度范圍寬的優(yōu)點(diǎn)，其內(nèi)部集成有看門(mén)狗、電源監(jiān)控、EEPROM、時(shí)鐘增益控制和6機(jī)器周期控制電路，這些特色電路有效地提高了系統(tǒng)的可靠性。
2．2 輸入電路
經(jīng)光電隔離的共有10路信號(hào)輸入，分別為3路霍爾傳感器、1路斷經(jīng)信號(hào)、1路斷緯信號(hào)和5路控制按鈕。為提高系統(tǒng)的抗干擾性能，在輸入電路中，采用了高速光耦隔離和輸入濾波等技術(shù)，確保系統(tǒng)的可靠性。傳感器輸入電路如圖2所示，控制信號(hào)輸入與此電路相同。
2．4 制動(dòng)控制
幅面從75 cm~320 cm的有梭織布機(jī)，配套0.8 kW~1.5 kW的三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)，屬小功率電機(jī)，采用AC380單相整流能耗制動(dòng)方式。實(shí)踐證明，制動(dòng)控制線路簡(jiǎn)單，效果很好，但要嚴(yán)格控制制動(dòng)時(shí)間。電路如圖4所示。
剎車時(shí)交流接觸器J1、J2均斷開(kāi)，J3吸合；A相經(jīng)VD4是整流，加到電機(jī)，實(shí)施制動(dòng)；VD3是保護(hù)二極管；R1、R2是限流電阻。
3 軟件設(shè)計(jì)
軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，由Keil C51 V7.0編譯。主程序框圖如圖5所示。
由于工作現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾較為復(fù)雜，抗干擾設(shè)計(jì)是系統(tǒng)的重點(diǎn)。首先對(duì)程序運(yùn)行狀態(tài)和關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行了備份，啟用了看門(mén)狗功能，當(dāng)程序發(fā)生異常而使看門(mén)狗電路復(fù)位時(shí)，系統(tǒng)調(diào)用備份數(shù)據(jù)而不用重新全面初始化。其次，在程序的空閑空間和關(guān)鍵入口處設(shè)置了陷阱程序，當(dāng)程序運(yùn)行受到干擾時(shí)，確保程序指針及時(shí)、快速返回指定位置。另外，在主程序運(yùn)行過(guò)程中設(shè)置了多處標(biāo)志位，監(jiān)控程序隨時(shí)根據(jù)標(biāo)志位的變化，分析主程序運(yùn)行是否正常，發(fā)現(xiàn)運(yùn)行異常時(shí)及時(shí)修正。
有梭織機(jī)設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)用于僅有160臺(tái)織機(jī)的工廠中，經(jīng)實(shí)際測(cè)試，尋定位停車誤差小于5°，開(kāi)車布面無(wú)痕跡，機(jī)器狀態(tài)調(diào)整自動(dòng)化，運(yùn)行狀況良好。主要問(wèn)題是剎車整流二極管易壞，能耗制動(dòng)造成電機(jī)溫度升高，需要改進(jìn)。