服装生产中基于实时操作系统的电子套接机控制系统设计.docVIP

服装生产中基于实时操作系统的电子套接机控制系统设计 本文来自工控商务网：/ 详细介绍了基于自行设计强占式和非强占式相结合实时操作系统电子套接机中应用，提高了电子套接机缝纫速度和步进电机步进步数，使控制系统达到了较高国际水平。1?引言 我国是服装生产和加工大国，对缝制设备需求逐年增加，2002年度生产工业缝纫机370多万台，2004年l～11月份生产工业缝纫机469万台。主要机型有单针、双针平缝机、包缝机、套接机、钉扣机、锁眼机、曲折缝、绷缝机、封包机和绣花机，其中平缝机占工业缝纫机市场90％以上，其余皆属特种机。而其中电子套接机控制系统大都采用国外技术，如上海惠工缝纫机厂HLK-03电子套接机采用是日本三菱公司电脑控制系统，高精度步进电机驱动，内存16种套接模式。大连服装机械厂为德国DurkoppAdler定牌生产电子套接机采用是德国提供伺服系统，它国内销售电子套接机采用是松下电机。 本文采用了自主开发永磁伺服电机和驱动器，研制出了具有自主知识产权电子套接机控制系统，该电子套接机达到或接近国外样机性能指标。采用自行设计伺服电机控制系统仅采用了一块TMS320C2407作为控制系统，其需要完成伺服电机控制，X，Y轴步进电动机控制，以及外部操作面板显示和键盘接口，采用常规编程方式难以实时完成如此多任务，实时性要求较强特定，不能移植像UC/OSⅡ这样嵌入式实时操作系统，为此本文采用了自行设计实时操作系统控制方式，达到了电子套接机可200～3000针缝纫速度下缝制出多种花样。2．硬件设计 电子套接机控制核心采用TI公司TMS320C2407，其时钟频率为40MHz，外部采用8KEEPROM用于存储用户参数设置和新增部分缝制花样，其硬件框图如图1所示。TMS320C2407需要针杆位置传感器对永磁伺服电动机初始磁场位置和针杆传感器进行定位，设置缝制图案和伺服电动机位置控制X轴、Y轴步进电机移动，控制抬压脚电磁铁和剪线电磁铁动作。 图1中编码器脉冲信号和永磁伺服电机电流传感器信号主要用于对永磁伺服电机磁场定向控制。控制面板上显示和键盘设置用于参数设置和缝制状态显示。3实时操作系统软件设计电子套接机实现功能和硬件结构特点，采用了自行设计实时操作系统，对所需完成任务进行了分割，确定了各个任务优先级，编制了特定软件系统。3．1任务分割电子套接机需要完成如下任务，①伺服电动机初始磁场位置确定；②针杆初始位置确定；③缝制图案初始化；④伺服电机磁场定向控制；⑤伺服电机加、减速和速度控制；⑥步进电机方向控制；⑦步进电机步进脉冲；⑧外部键盘读取；⑨外部键盘处理；⑩外部显示更新；11抬压脚传感器信号、抬压脚控制信号和缝制开始信号读取；12缝制开始信号处理；13抬压脚控制；14剪线电磁铁控制；15故障诊断。上述实现功能，划分任务如图2所示。 3．2任务优先级确定初始任务：电子套接机中，初始上电时，套接机需要针杆位置传感器，确定针杆停针位置，永磁伺服电机也针杆位置传感器确定其初始磁场位置，故将任务①和任务②确定为初始任务，初始任务完成后，系统才进入实时任务处理之中。优先级任务1：优先级任务1时钟中断时执行，其包括永磁伺服电机控制矢量控制，时钟中断标志，本设计中采用计时器1用于伺服电机矢量控制和时间优先级为70μs任务计时中断，采用计时器2作为时间优先级为15μs任务计时中断；其他各任务优先级，如图2所示。3．3任务创建和调度电子套接机状态可以分为运行状态、Ready状态、参数设置和修改状态，由OS_Sys-tem（?）任务创建、删除和调度各任务。运行状态：Ready状态后，当系统检测到缝制开始信号后，禁止OS_Ready（?）程序，许可OS_Make_Up（?），由该程序预先确定优先级和时钟脉冲，给步进电机方向控制、X/Y轴步进电机脉冲控制、伺服电机起动和停止、伺服电机加减速任务、抬压脚电磁铁动作、剪线电磁铁动作等任务，发送运行许可信息，调度跟缝制相关各任务执行。当缝制完成后，OS_Make_up（?）将返回1，OS_System（?）将禁止OS_Make_Up（?）程序运行，许可OS_Ready（?）程序运行。Ready状态：Ready按键处理后，OS_Sys-tern将许可OS_Ready（?）程序，该程序将首先调度和执行OS-Ready_Init（?）程序，完成读取缝制图案数据，如图案针数、X轴和Y轴步进电机各缝制针数时移动方向和步数，X轴和Y轴缩放比例，伺服电机速度等任务，各任务执行时序和预先确定优先级、时钟脉冲等，为步进电机方向控制、步进电机脉冲控制和步进电机细分设置任务等发送运行请求信号。OS_Ready_Init（?）执行完成后，OS_Ready（?）将调度和执行OS_Ready_Stat