基于FPGA+DSP的喷气织机新型引纬控制系统的设计

摘 要： 提出了喷气织机的一种新型数字化引纬控制系统，该引纬控制系统采用FPGA可编程逻辑单元产生引纬信号、引纬单稳态信号、高低压驱动信号等，同时DSP控制单元与上位机进行串行通信，与FPGA进行并行通信，实现引纬参数的实时调整。应用结果表明，该控制系统显著提高了喷气织机引纬控制系统的精度和一致性。
关键词： 喷气织机；引纬控制系统；FPGA；DSP

喷气织机的引纬控制系统直接决定着喷气织机的运行效率、能耗、产品质量、平均无故障时间等关键性的指标，是喷气织机整个电控系统的核心之一[1]。市场上现存的喷气织机的引纬控制系统一般都是利用处理器和硬件电路两部分配合实现[2]，即引纬角度信号由处理器通过软件比较产生，单稳态信号产生部分和电磁阀驱动部分则由电子元器件组成的硬件电路实现。
这种控制系统归纳起来主要有以下3个缺点：(1)引纬信号是通过比较织机编码器的角度和预先设定的引纬打开关闭角度产生的。由于CPU的程序是顺序执行的，在比较这两个角度的过程中不可避免地存在不一致性，导致引纬的精度不高，引纬不稳定。(2)为了保证引纬电磁阀能够可靠打开，一般采用48 V电压打开电磁阀，并且要求信号持续时间为精确的8 ms。传统的方法是采用单稳态电路产生8 ms的信号，但是单稳态电路容易受到电阻电容精度和温度的影响，导致定时精度不高。(3)织机引纬电磁阀的电路多达几十路，需要几十个单稳态电路才能满足要求，电路复杂，可靠性差，价格昂贵[3]。
1 引纬控制系统方案设计
本文所提出的喷气织机新型引纬控制系统结构图如图1所示。采用DSP控制单元与上位机进行串行通信、与FPGA进行并行通信，以实现引纬参数的实时调整；FPGA可编程逻辑单元通过比较编码器的角度信号和设定角度信号产生引纬单稳态和保持信号；引纬单稳态和保持信号通过驱动电路控制电磁阀的动作。

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