一、長(zhǎng)嶺噴氣織機(jī)電控系統(tǒng)簡(jiǎn)介
    長(zhǎng)嶺紡電涉足噴氣織機(jī)電控系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)始于上世紀(jì)八十年代。1992年國(guó)家開始了“兩機(jī)”專項(xiàng)項(xiàng)目，作為重要核心子項(xiàng)的電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造技術(shù)與主機(jī)同時(shí)從日本津田駒公司引進(jìn)，由長(zhǎng)嶺（集團(tuán)）股份有限公司負(fù)責(zé)實(shí)施。經(jīng)過二十年的不懈努力，長(zhǎng)嶺紡電在噴氣織機(jī)電控系統(tǒng)領(lǐng)域的研發(fā)、生產(chǎn)，歷經(jīng)兩代人，在電控箱的軟、硬件系統(tǒng)均作出了自己的特點(diǎn)，做到了國(guó)內(nèi)獨(dú)樹一幟。電控系統(tǒng)批量生產(chǎn)至今，我們累計(jì)售出各型電控系統(tǒng)5000多臺(tái)（套），滿足了全國(guó)100多家用戶的需求，開創(chuàng)了國(guó)產(chǎn)噴氣織機(jī)電控系統(tǒng)的新紀(jì)元。
長(zhǎng)嶺PZK電控系統(tǒng)采用多微處理器、分散式控制方式，按噴氣織機(jī)系統(tǒng)功能劃分為幾個(gè)或多個(gè)模塊，每個(gè)模塊形成獨(dú)立的微處理器控制單元，完成規(guī)定部分的系統(tǒng)功能。模塊之間通過I/O信號(hào)或通訊線傳遞命令或信息，使各模塊有效、協(xié)同工作，完成主機(jī)織造任務(wù)。在部分較獨(dú)立的模塊采用了ARM、CPLD、FPGA等技術(shù)。特點(diǎn)是硬件及軟件從底層做起，研發(fā)貫穿全過程，掌握全部核心技術(shù)，系統(tǒng)可靠性較高，完全實(shí)現(xiàn)自由采購(gòu)。
    相關(guān)的軟件系統(tǒng)形成了我們具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的可剝奪型嵌入式多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)M12RTOS。目前，按發(fā)展的順序形成了三個(gè)系列的噴氣織機(jī)電控系列產(chǎn)品。PZK3系列（與津田駒IIIA電控系統(tǒng)相當(dāng)）、PZK5系列、PZK系列。
二、PZK303噴氣織機(jī)控制系統(tǒng)框圖
    PZK3系列噴氣織機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)其控制動(dòng)作和功能大致可分為五部分：數(shù)據(jù)設(shè)定和生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)；織機(jī)順序動(dòng)作控制系統(tǒng)；送經(jīng)控制系統(tǒng)；引緯控制系統(tǒng)。系統(tǒng)框圖如下：圖中虛線以內(nèi)為控制系統(tǒng)，虛線以外左側(cè)為輸入檢測(cè)對(duì)象，右側(cè)為輸出控制對(duì)象。
1、強(qiáng)電結(jié)構(gòu)
    電控箱強(qiáng)電結(jié)構(gòu)主要分為兩部分，一是主電機(jī)控制和保護(hù)部分，包括馬達(dá)專用斷路器（容量25A，安裝位置在電控箱右側(cè)小門內(nèi)，也是整個(gè)電控箱的主電源開關(guān)），主交流接觸器MSM，Δ接法交流接觸器MSD，Y接法交流接觸器MSS，正點(diǎn)動(dòng)交流接觸器MSF，反點(diǎn)動(dòng)交流接觸器MSR，超啟動(dòng)力矩切換交流接觸器MSV；另一部分為控制系統(tǒng)提供電源和保護(hù)，包括電控箱內(nèi)塑殼斷路器和電源變壓器，提供剎車高壓、剎車低壓、三相AC200V，AC100V電源。電源變壓器上裝有熔斷保險(xiǎn)絲，從左到右依次為：圖1 CBB剎車高壓保險(xiǎn)絲8A、CBL剎車低壓保險(xiǎn)絲5A、CB100  AC100V保險(xiǎn)絲5A、CBT三相AC200V  T相保險(xiǎn)絲5A、CBR三相AC200V  R相保險(xiǎn)絲5A。剎車高壓有三種電壓AC100V、AC80V、AC60V，可根據(jù)需要的剎車力矩選擇，出廠接在AC60V上，剎車低壓為AC24V，AC100V為交流接觸器和控制部分提供交流電源，三相AC200V為儲(chǔ)緯變頻器和伺服驅(qū)動(dòng)器提供電源。
2、系統(tǒng)功能
（1）電子探緯: 通過對(duì)緯紗到達(dá)狀態(tài)的檢測(cè)，有效地防止缺緯、短緯、斷緯，長(zhǎng)緯。
（2）電磁閥引緯控制：實(shí)現(xiàn)主噴嘴與輔噴嘴電磁閥的順序開啟控制和FDP擋紗銷的開閉定時(shí)控制及自動(dòng)角度調(diào)整；織機(jī)啟動(dòng)進(jìn)行第一緯投緯主噴嘴的延遲處理以防止缺緯和松緯；織機(jī)停止時(shí)控制所有的噴嘴停止噴射以便節(jié)氣；控制“齊噴”、“順序噴”用于測(cè)試和進(jìn)行一根緯紗的投緯試驗(yàn)；提供織機(jī)所需的各種定時(shí)信號(hào)。
（3）緯紗選擇：可實(shí)現(xiàn)2C定交換/自由交換的緯紗選擇。
（4）儲(chǔ)緯測(cè)長(zhǎng)：控制與驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)緯電機(jī)與織機(jī)同步運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)緯鼓上卷繞圈數(shù)的控制；通過對(duì)擋紗銷的控制，準(zhǔn)確地解舒并測(cè)長(zhǎng)織物幅寬量的緯紗，減少緯長(zhǎng)度的誤差。
（5）電子送經(jīng)：通過張力檢測(cè)、PID運(yùn)算、卷經(jīng)檢測(cè)調(diào)節(jié)送經(jīng)量，控制與驅(qū)動(dòng)送經(jīng)電機(jī)，保持織機(jī)運(yùn)行時(shí)經(jīng)紗張力恒定；織機(jī)停車后再啟動(dòng)控制送經(jīng)電機(jī)的“反沖反轉(zhuǎn)”以避免稀擋的發(fā)生。
（6）織機(jī)動(dòng)作控制：包括織機(jī)超力矩啟動(dòng)、定位停車、自動(dòng)對(duì)梭口等自動(dòng)控制功能。
（7）故障檢測(cè)與自動(dòng)停車：通過對(duì)各種傳感器地檢測(cè)，在發(fā)生經(jīng)紗斷、邊紗斷、投緯失誤等故障時(shí)，自動(dòng)控制織機(jī)在設(shè)定位置停車并顯示停車原因。
（8）信息管理功能：可進(jìn)行控制數(shù)據(jù)的設(shè)定，控制狀況的顯示，各種生產(chǎn)信息的統(tǒng)計(jì)、檢查與顯示并可與主計(jì)算機(jī)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。
（9）其他：定長(zhǎng)停車、停電檢測(cè)、織機(jī)參數(shù)的掉電保護(hù)以及電氣的自我診斷等。
三、各部分功能及控制原理
1、數(shù)據(jù)設(shè)定和生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)
    數(shù)據(jù)設(shè)定和生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)包括i-鍵盤、LDMC織機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡和通信系統(tǒng)。i-鍵盤有一個(gè)單獨(dú)的盒體，安裝在織機(jī)的左前側(cè)，通過光纜（Fiber Cable）與電控箱通信，i-鍵盤為上位機(jī)，具有最初發(fā)信權(quán)，可自動(dòng)識(shí)別電控箱的配置并顯示相應(yīng)設(shè)定界面。數(shù)據(jù)設(shè)定有兩種方法，一是通過鍵盤設(shè)定，另一種是用LDMC卡從已設(shè)定好的機(jī)器上讀取參數(shù)，再將參數(shù)寫入要設(shè)定的機(jī)器中。這部分工作框圖如圖2。圖中信號(hào)NMI為掉電信號(hào)，是非屏蔽中斷；LOM為織機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)，上升沿運(yùn)轉(zhuǎn)，下降沿停止；CE為i-鍵盤允許信號(hào)；CPK為傳感器定時(shí)信號(hào)，在此用作緯紗記數(shù)；SIO1、SIO2、SG、SIO3、SIO4電控箱內(nèi)部串行通信總線，SIO1、SIO2為下行數(shù)據(jù)線，SIO3、SIO4為上行數(shù)據(jù)線，SG為公共線。采用分層的通信協(xié)議，物理層采用RS-422A協(xié)議，數(shù)據(jù)鏈路層采用織機(jī)串行通信協(xié)議。
2、織機(jī)順序動(dòng)作控制系統(tǒng)
    織機(jī)順序動(dòng)作控制系統(tǒng)主要控制織機(jī)的正點(diǎn)動(dòng)、反點(diǎn)動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、停止等動(dòng)作。另外，為了使機(jī)器能夠協(xié)調(diào)工作，還要為系統(tǒng)提供必要的握手信號(hào)。這部分主要包括可編程控制器SQC和剎車單元SBU，工作框圖如圖3。為了操作安全，運(yùn)轉(zhuǎn)、正點(diǎn)動(dòng)、反點(diǎn)動(dòng)采用雙手操作按鈕，PBX為雙手互鎖按鈕。ACK為預(yù)備信號(hào)通知有關(guān)單元做預(yù)備動(dòng)作，LOM信號(hào)為運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)通知各控制單元進(jìn)入運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，RN信號(hào)為送經(jīng)系統(tǒng)準(zhǔn)備好，NE信號(hào)為引緯系統(tǒng)準(zhǔn)備好，織機(jī)的啟動(dòng)過程如圖4。SQC響應(yīng)到運(yùn)轉(zhuǎn)按鈕信號(hào)后發(fā)出ACK信號(hào)，ELO收到ACK信號(hào)后做反沖（Kick Back）動(dòng)作，若反沖動(dòng)作在2s內(nèi)完成，ELO則發(fā)出RN信號(hào)，若SVU準(zhǔn)備好并且收到RN信號(hào)的后，則發(fā)出NE信號(hào)，SQC收到NE信號(hào)后發(fā)出LOM信號(hào)，通知各控制單元進(jìn)入運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。圖4 織機(jī)的停車動(dòng)作分為兩種，定位停車和緊急停車，手動(dòng)停、經(jīng)停、緯停、反點(diǎn)動(dòng)停等屬于定位停車，各種故障停車屬于緊急停車。定位停車在正轉(zhuǎn)定時(shí)信號(hào)FT的上升沿施加剎車高壓，停止后自動(dòng)反轉(zhuǎn)到設(shè)定位置。自動(dòng)反轉(zhuǎn)停車位置由RT1和RT2兩個(gè)反轉(zhuǎn)定時(shí)信號(hào)決定，RT1為反點(diǎn)動(dòng)和緯停以外其他定位停車的自動(dòng)反轉(zhuǎn)定時(shí)信號(hào)，RT2為緯停時(shí)自動(dòng)反轉(zhuǎn)定時(shí)信號(hào)。BON、BON0為剎車高壓信號(hào)，F(xiàn)S為緯停信號(hào)，DR為經(jīng)停信號(hào)，SE為經(jīng)向傳感器允許信號(hào)。
3、送經(jīng)控制系統(tǒng)
   送經(jīng)控制系統(tǒng)通過檢測(cè)經(jīng)紗張力和織機(jī)主軸轉(zhuǎn)速，在保持經(jīng)紗張力恒定的情況下，不斷地將經(jīng)紗送入織口，這部分主要包括送經(jīng)單元ELO3、伺服驅(qū)動(dòng)器Servodriver、伺服電機(jī)Servomotor，這是一個(gè)典型地伺服控制系統(tǒng)，伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)構(gòu)成速度環(huán)和電流環(huán)，加上送經(jīng)單元進(jìn)一步構(gòu)成位置環(huán)和張力環(huán)。工作示意如圖5。送經(jīng)單元ELO3通過檢測(cè)織機(jī)主軸轉(zhuǎn)速，根據(jù)緯密計(jì)算出送出基本速度，再檢測(cè)經(jīng)紗實(shí)際張力，與目標(biāo)張力比較后得出速度偏差，對(duì)基本速度進(jìn)行修正，將速度指令送到伺服驅(qū)動(dòng)器，伺服驅(qū)動(dòng)器根據(jù)速度指令控制伺服電機(jī)精確運(yùn)轉(zhuǎn)，伺服電機(jī)通過減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)經(jīng)軸送出經(jīng)紗。
4、引緯控制系統(tǒng)
   引緯系統(tǒng)是噴氣織機(jī)與其他類型織機(jī)的最大區(qū)別，它是靠氣流與紗線的摩擦力，用壓縮空氣作為緯紗載體進(jìn)行引緯織造的一種無梭織機(jī)。PZK303噴氣織機(jī)電控箱的引緯控制系統(tǒng)適用于異形筘+主噴嘴+副噴嘴的引緯系統(tǒng)。這部分主要由電磁閥引緯控制單元SVU3.2和探緯單元FU203組成。SVU3.2通過控制電磁閥的開閉順序，使各種噴嘴順序噴射，完成接力引緯。FU203用于緯紗到達(dá)的探測(cè)，將緯紗的到達(dá)時(shí)刻傳給SVU3.2，SVU3.2根據(jù)緯紗到達(dá)時(shí)刻的早或晚對(duì)電磁閥的開閉時(shí)間進(jìn)行修正，將緯紗的到達(dá)時(shí)刻控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。系統(tǒng)工作示意如圖6。H1T、H2T為H1、H2探緯定時(shí)信號(hào)，在這兩個(gè)定時(shí)信號(hào)有效期間檢測(cè)緯紗到達(dá)，WSIG為緯紗達(dá)到信號(hào)，SVU3.2根據(jù)WSIG信號(hào)來確定緯紗的達(dá)到時(shí)刻。另外，SVU3.2還要檢測(cè)與織機(jī)主軸同步的編碼器信號(hào)，為其他單元提供運(yùn)行所需的同步定時(shí)信號(hào)。
5、緯紗控制系統(tǒng)
    緯紗控制系統(tǒng)主要包括選緯系統(tǒng)和儲(chǔ)緯系統(tǒng)，由選色單元EPC3、儲(chǔ)緯單元FCU3D、變頻單元INV3D組成。系統(tǒng)框圖如圖7。