本发明涉及一种全电脑横机控制器，包括电脑横机专用驱动器、操作盒和机头控制箱，电脑横机专用驱动器包括电源转换单元、CPU控制单元、主伺服电机驱动单元、移床伺服电机驱动单元、卷布步进电机驱动单元、副卷布交流电机驱动单元、送纱器交流电机驱动单元和传感器接口单元；通过电脑横机专用驱动器实现所有主伺服电机、移床伺服电机、卷布步进电机、副卷布交流电机、左右送纱器交流电机的全部控制以及外部传感器的检测。具有结构简单合理、减少大量接线、方便维修维护、系统运行可靠、成本更低、更节能的优点。
1.一种全电脑横机控制器，其特征在于：包括电脑横机专用驱动器、操作盒和机头控制箱，所述电脑横机专用驱动器包括电源转换单元、CPU控制单元、主伺服电机驱动单元、移床伺服电机驱动单元、卷布步进电机驱动单元、副卷布交流电机驱动单元、送纱器交流电机驱动单元和传感器接口单元；
所述电源转换单元包括交流电源依顺序经过零检测、整流、母线电压监视的直流310V输出电压，所述310V输出电压供主伺服电机驱动单元和移床伺服电机驱动单元及外部24V开关电源使用；母线电压监视的另一路输出经开关电源转换输出直流15V、12V、5V电源；交流电源经过零检测后的另一路输出供副卷布交流电机驱动单元和送纱器交流电机驱动单元使用；
所述主伺服电机驱动单元包括主伺服IGBT功率驱动部分和主伺服编码器接口，主伺服编码器接口为主伺服连接外部绝对编码通讯接口；开关电源的一组5V输出电源提供给主伺服编码器接口；开关电源的15V输出电源连接IGBT功率驱动部分，CPU的AD模数转换接口通过电流传感器读取主伺服电机相电流，CPU根据该值与当前控制所需相电流以及外部编码器反馈回来的位置数据，再通过FOC算法确定主伺服电机的工作电流，再经CPU的三相PWM输出单元一输出对应的控制信号到IGBT智能功率驱动模块，驱动主伺服电机；
所述移床伺服电机驱动单元包括移床伺服IGBT功率驱动部分和移床伺服编码器接口，移床伺服编码器接口为移床伺服连接外部绝对编码通讯接口；开关电源的一组5V输出电源提供给移床伺服编码器接口；开关电源的15V输出电源连接IGBT功率驱动部分，CPU的AD模数转换接口通过电流传感器读取移床伺服电机相电流，CPU根据该值与当前控制所需相电流以及外部编码器反馈回来的位置数据，再通过FOC算法确定移床伺服电机的工作电流，再经CPU的三相PWM输出单元二输出对应的控制信号到IGBT智能功率驱动模块，驱动移床伺服电机；
所述卷布步进电机驱动单元包括控制电源、步进电机工作电源监视和双H桥驱动电路；开关电源的5V输出电源连接双H桥控制电路；CPU给出当前所需要的速度、转矩和方向信号到双H桥控制电路，由该电路通过双H桥驱动步进电机工作，电源监视单元负责监视当前步进电机是否工作正常，该电路反馈监视信号给CPU，由CPU来给出报警与保护信号；
所述副卷布交流电机驱动单元和送纱器交流电机驱动单元控制连接到CPU，交流电源过零检测电路给出相位同步信号到CPU，CPU根据该信号控制双向可控硅实现副卷布交流电机、左右送纱器交流电机的停机、速度的控制；同时，CPU还根据该过零检测电路给出的相位同步信号来判断外部是否是断电，进行断电数据保存；
所述传感器接口单元包括开关电源的12V输出电源连接到该控制器的工作温度监视电路、运行状态指示电路、I/O接口、调试接口、扩展接口和CAN通讯接口；I/O接口连接外部各传感器，调试接口为生产调试以及脱机调试工作用，扩展接口为以后功能扩展用，CAN通讯接口是连接操作盒和机头控制箱。
2.根据权利要求1所述的全电脑横机控制器，其特征在于：通过所述电脑横机专用驱动器实现所有主伺服电机、移床伺服电机、卷布步进电机、副卷布交流电机、左右送纱器交流电机的全部控制以及外部传感器的检测。
3.根据权利要求1所述的全电脑横机控制器，其特征在于：所述操作盒控制所述电脑横机专用驱动器；操作盒为系统操作核心，提供系统界面、系统工作的监视、动作测试、动作文件的输入、编辑、管理以及运行动作判断的控制，并由机头控制箱完成对应动作。
4.根据权利要求3所述的全电脑横机控制器，其特征在于：所述机头控制箱包括电源转接板和机头控制驱动板，由操作盒通过CAN通讯发送过来的对应驱动机头的动作命名，机头控制驱动板接收命令将对应命令解释为对应动作；机头控制驱动板相应的电磁铁、密度步进电机、选针器完成对应编织织物的动作。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的全电脑横机控制器，其特征在于：系统开机后，由所述电脑横机专用驱动器给操作盒供电，电脑横机专用驱动器开始自检，系统自检正常后，等待用户操作，用户拉动启动把手，由电脑横机专用驱动器检测通过CAN通讯告诉操作盒，操作盒进行判断后再通过CAN通讯告诉电脑横机专用驱动器和机头控制箱，让横机按照原先导入的编织动作文件开始进行织物的编织。
6.根据权利要求5所述的全电脑横机控制器，其特征在于：所述电脑横机专用驱动器程序开始，初始化I/O和CAN通讯，判断有主程序及主电源正常后，初始化定时器，通过FOC初始化参数正常后，通过CAN通讯命令，控制主伺服电机、移床伺服电机、卷布步进电机、左右送纱器交流电机动作；同时实现外部故障检测、母线电压检测、系统温度检测、按键检测和步进电机工作电流检测。
全电脑横机控制器
技术领域
[0001] 本发明涉及一种采用电脑横机专用驱动器的全电脑横机控制器。
背景技术
[0002] 横机就是针织横编织机，全电脑横编织机是一种采用微电脑控制的编织机，可以自动完成羊毛衫衣片的编织。我国作为传统的毛纺大国，由于近几年的劳动力短缺，传统的靠人工工作的手摇横机已经很难再生存下去了，急需产业升级。
[0003] 全电脑横机控制器作为一种技术密度较大的产品，它涉及到人机界面、运动控制、电源管理、伺服驱动、步进电机控制等，一直以来，国内在这个领域都很难突破，跟国外有相当大的差距，不过最近几年通过国内几家公司的努力，情况已经有所好转，但是，这几家公司的产品所采用的技术方案还是跟国外最新技术还有很大的差距；这几家公司的方案基本类似，都是采用自己设计一个CPU控制主板分别连接其它厂家生产的商用主电机伺服驱动器、移床电机伺服驱动器、卷布步进电机驱动器，UPS不间断电源和正负24V、12V、5V四个商用开关电源等，通过机头控制箱和操作盒来完成横机的控制。这种方式的优点是控制器的开发简单，但其缺点是整个控制器体积庞大、线路复杂，维修困难，耗电，成本高，可靠性差，控制器只是一个半成品，需要厂家外购其他公司的驱动器进行安装；同时，系统安装调试都需要专业技术人员，售后服务繁琐，这很大程度上制约了全电脑横机的普及推广。
发明内容
[0004] 本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种结构简单合理、减少大量接线、方便维修维护、系统运行可靠、成本更低、更节能的全电脑横机控制器。
[0005] 本发明的工作原理：由上位机的打版系统生成需要编织织物的动作数据，通过U盘拷贝到操作盒里，系统开机后，由所述电脑横机专用驱动器向操作盒供电，电脑横机专用驱动器开始自检，系统自检正常后，等待用户操作，用户拉动启动把手，由电脑横机专用驱动器检测通过CAN通讯告诉操作盒，操作盒进行判断后再通过CAN通讯告诉电脑横机专用驱动器和机头控制箱，由横机控制器根据动作数据控制横机按照原先导入的编织动作文件开始进行织物的编织。
[0006] 本发明的目的是这样实现的：包括电脑横机专用驱动器、操作盒和机头控制箱，所述电脑横机专用驱动器包括电源转换单元、CPU控制单元、主伺服电机驱动单元、移床伺服电机驱动单元、卷布步进电机驱动单元、副卷布交流电机驱动单元、送纱器交流电机驱动单元和传感器接口单元；
[0007] 所述电源转换单元包括交流电源依顺序经过零检测、整流、母线电压监视的直流310V输出电压，所述310V输出电压供主伺服电机驱动单元和移床伺服电机驱动单元及外部24V开关电源使用；母线电压监视的另一路输出经开关电源转换输出直流15V、12V、5V电源；交流电源经过零检测后的另一路输出供副卷布交流电机驱动单元和送纱器交流电机驱动单元使用；
[0008] 所述主伺服电机驱动单元包括主伺服IGBT功率驱动部分和主伺服编码器接口，主伺服编码器接口为主伺服连接外部绝对编码通讯接口；开关电源的一组5V输出电源提供给主伺服编码器接口；开关电源的15V输出电源连接IGBT功率驱动部分，CPU的AD模数转换接口通过电流传感器读取主伺服电机相电流，CPU根据该值与当前控制所需相电流以及外部编码器反馈回来的位置数据，再通过FOC算法确定主伺服电机的工作电流，再经CPU的三相PWM输出单元一输出对应的控制信号到IGBT智能功率驱动模块，驱动主伺服电机；
[0009] 所述移床伺服电机驱动单元包括移床伺服IGBT功率驱动部分和移床伺服编码器接口，移床伺服编码器接口为移床伺服连接外部绝对编码通讯接口；开关电源的一组5V输出电源提供给移床伺服编码器接口；开关电源的15V输出电源连接IGBT功率驱动部分，CPU的AD模数转换接口通过电流传感器读取移床伺服电机相电流，CPU根据该值与当前控制所需相电流以及外部编码器反馈回来的位置数据，再通过FOC算法确定移床伺服电机的工作电流，再经CPU的三相PWM输出单元二输出对应的控制信号到IGBT智能功率驱动模块，驱动移床伺服电机；
[0010] 所述卷布步进电机驱动单元包括控制电源、步进电机工作电源监视和双H桥驱动电路；开关电源的5V输出电源连接双H桥控制电路；CPU给出当前所需要的速度、转矩和方向信号到双H桥控制电路，由该电路通过双H桥驱动步进电机工作，电源监视单元负责监视当前步进电机是否工作正常，该电路反馈监视信号给CPU，由CPU来给出报警与保护信号；
[0011] 所述副卷布交流电机驱动单元和送纱器交流电机驱动单元控制连接到CPU，交流电源过零检测电路给出相位同步信号到CPU，CPU根据该信号控制双向可控硅实现副卷布交流电机、左右送纱器交流电机的停机、速度的控制；同时，CPU还根据该过零检测电路给出的相位同步信号来判断外部是否是断电，进行断电数据保存；
[0012] 所述传感器接口单元包括开关电源的12V输出电源连接到该控制器的工作温度监视电路、运行状态指示电路、I/O接口、调试接口、扩展接口和CAN通讯接口；I/O接口连接外部各传感器，调试接口为生产调试以及脱机调试工作用，扩展接口为以后功能扩展用，CAN通讯接口是连接操作盒和机头控制箱。
[0013] 本发明，通过所述电脑横机专用驱动器实现所有主伺服电机、移床伺服电机、卷布步进电机、副卷布交流电机、左右送纱器交流电机的全部控制以及外部传感器的检测。
[0014] 本发明，所述操作盒控制所述电脑横机专用驱动器；操作盒为系统操作核心，提供系统界面、系统工作的监视、动作测试、动作文件的输入、编辑、管理以及运行动作判断的控制，并由机头控制箱完成对应动作。
[0015] 本发明，所述机头控制箱包括电源转接板和机头控制驱动板，由操作盒通过CAN通讯发送过来的对应驱动机头的动作命名，机头控制驱动板接收命令将对应命令解释为对应动作；机头控制驱动板相应的电磁铁、密度步进电机、选针器完成对应编织织物的动作。
[0016] 本发明，系统开机后，由所述电脑横机专用驱动器供操作盒供电，电脑横机专用驱动器开始自检，系统自检正常后，等待用户操作，用户拉动启动把手，由电脑横机专用驱动器检测通过CAN通讯告诉操作盒，操作盒进行判断后再通过CAN通讯告诉电脑横机专用驱动器和机头控制箱，让横机按照原先导入的编织动作文件开始进行织物的编织。
[0017] 本发明，所述电脑横机专用驱动器程序开始，初始化I/O和CAN通讯，判断有主程序及主电源正常后，初始化定时器，通过FOC初始化参数正常后，通过CAN通讯命令，控制主伺服电机、移床伺服电机、卷布步进电机、左右送纱器交流电机动作；同时实现外部故障检测、母线电压检测、系统温度检测、按键检测和步进电机工作电流检测。
[0018] 本发明的有益效果是：
[0019] 1）、整个控制器只有电脑横机专用驱动器、机头控制器和操作盒三个组成模块，无需UPS不间断电源，也无需12V电源、5V电源两个商用开关电源，使横机控制器变成了一个完整产品，体积缩小了2/3；由于产品模块化，不再需要用户自己组装，这样系统安装不再需要专业技术人员，售后服务更加简单，使全电脑横机的应用普及推广更加容易；
[0020] 2）、电脑横机专用驱动器缩减了系统板；机头控制箱引入了现在最新的技术，使机头控制箱集成度更高、更完善；操作盒引入了虚拟内存慨念，使系统不需要在很高的工作频率下就能流畅工作，提高了系统的抗干扰性；
[0021] 3）、电脑横机专用驱动器实现所有主伺服电机、移床伺服电机、卷布步进电机、副卷布交流电机、左右送纱器交流电机的控制以及外部传感器的检测。
[0022] 本发明，具有结构简单合理、减少大量接线、方便维修维护、系统运行可靠、成本更低、更节能的优点。
[0023] 下面实施例结合附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
[0024] 图1是本发明的一个实施例的工作原理图；
[0025] 图2是图1实施例的驱动器程序工作流程示意图。
具体实施方式
[0026] 参照图1，本实施例是一种全电脑横机控制器，包括电脑横机专用驱动器、操作盒和机头控制箱，所述电脑横机专用驱动器包括电源转换单元、CPU控制单元、主伺服电机驱动单元、移床伺服电机驱动单元、卷布步进电机驱动单元、副卷布交流电机驱动单元、送纱器交流电机驱动单元和传感器接口单元；所述电源转换单元包括~220V交流电源依顺序经过零检测、整流、母线电压监视的直流310V输出电压，所述310V输出电压供主伺服电机驱动单元和移床伺服电机驱动单元及外部24V开关电源使用；母线电压监视的另一路输出经开关电源转换输出直流15V、12V、5V电源；~220V交流电源经过零检测后的另一路输出供副卷布交流电机驱动单元和送纱器交流电机驱动单元使用；所述主伺服电机驱动单元包括主伺服IGBT功率驱动部分和主伺服编码器接口，主伺服编码器接口为主伺服连接外部绝对编码通讯接口；开关电源的一组5V输出电源提供给主伺服编码器接口；开关电源的15V输出电源连接IGBT功率驱动部分，CPU的AD模数转换接口通过电流传感器读取主伺服电机相电流，CPU根据该值与当前控制所需相电流以及外部编码器反馈回来的位置数据，再通过FOC算法确定主伺服电机的工作电流，再经CPU的三相PWM输出单元一输出对应的控制信号到IGBT智能功率驱动模块，驱动主伺服电机；所述移床伺服电机驱动单元包括移床伺服IGBT功率驱动部分和移床伺服编码器接口，移床伺服编码器接口为移床伺服连接外部绝对编码通讯接口；开关电源的一组5V输出电源提供给移床伺服编码器接口；开关电源的15V输出电源连接IGBT功率驱动部分，CPU的AD模数转换接口通过电流传感器读取移床伺服电机相电流，CPU根据该值与当前控制所需相电流以及外部编码器反馈回来的位置数据，再通过FOC算法确定移床伺服电机的工作电流，再经CPU的三相PWM输出单元二输出对应的控制信号到IGBT智能功率驱动模块，驱动移床伺服电机；所述卷布步进电机驱动单元包括控制电源、步进电机工作电源监视和双H桥驱动电路；开关电源的5V输出电源连接双H桥控制电路；CPU给出当前所需要的速度、转矩和方向信号到双H桥控制电路，由该电路通过双H桥驱动步进电机工作，电源监视单元负责监视当前步进电机是否工作正常，该电路反馈监视信号给CPU，由CPU来给出报警与保护信号；所述副卷布交流电机驱动单元和送纱器交流电机驱动单元控制连接到CPU，~220V交流电源过零检测电路给出相位同步信号到CPU，CPU根据该信号控制双向可控硅实现副卷布交流电机、左右送纱器交流电机的停机、速度的控制；同时，CPU还根据该过零检测电路给出的相位同步信号来判断外部是否是断电，进行断电数据保存；所述传感器接口单元包括开关电源的12V输出电源连接到该控制器的工作温度监视电路、运行状态指示电路、I/O接口、调试接口、扩展接口和CAN通讯接口；I/O接口连接外部各传感器，调试接口为生产调试以及脱机调试工作用，扩展接口为以后功能扩展用，CAN通讯接口是连接操作盒和机头控制箱；通过所述电脑横机专用驱动器实现所有主伺服电机、移床伺服电机、卷布步进电机、副卷布交流电机、左右送纱器交流电机的全部控制以及外部传感器的检测；所述操作盒控制所述电脑横机专用驱动器；操作盒为系统操作核心，提供系统界面、系统工作的监视、动作测试、动作文件的输入、编辑、管理以及运行动作判断的控制，并由机头控制箱完成对应动作；所述机头控制箱包括电源转接板和机头控制驱动板，由操作盒通过CAN通讯发送过来的对应驱动机头的动作命名，机头控制驱动板接收命令将对应命令解释为对应动作；机头控制驱动板相应的电磁铁、密度步进电机和选针器完成对应编织织物的动作。本发明，系统开机后，由所述电脑横机专用驱动器供操作盒供电，电脑横机专用驱动器开始自检，系统自检正常后，等待用户操作，用户拉动启动把手，由电脑横机专用驱动器检测通过CAN通讯告诉操作盒，操作盒进行判断后再通过CAN通讯告诉电脑横机专用驱动器和机头控制箱，让横机按照原先导入的编织动作文件开始进行织物的编织。
[0027] 本发明的程序工作流程：参照图2，程序开始，初始化I/O和CAN通讯，判断有主程序及主电源正常后，初始化定时器，通过FOC初始化参数正常后，通过CAN通讯命令，控制主伺服电机、移床伺服电机、卷布步进电机、左右送纱器交流电机动作；同时实现外部故障检测、母线电压检测、系统温度检测、按键检测和步进电机工作电流检测。
[0028] 作为本发明的替代方案，控制主机可以不集成卷布步进电机驱动器，而采用商用卷布步进电机驱动器，只是结构稍微复杂点，但也比现有公开的技术方案简单。
