專利名稱：具有多cpu結構的高速工業縫紉機控制系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及工業縫紉機的控制領域，具體指一種具有多CPU結構的高速工業縫紉機控制
系統。
背景技術：
隨著工業生產技術的提高，生產型企業的利潤和其設備的生產速度有著密切的聯系。各 個行業都在不斷地改善設備的運行速度，以提高生產速率從而獲得更多的利潤，在皮革加工 行業同樣是這種情況。現行中的工業縫紉機的控制系統要么速度很慢，要么價格非常貴，又
或是縫制的線條或者圖案效果不理想。而利用多CPU結構的高速工業縫紉機控制系統不僅價
格便宜，而且速度很快，通過對軟件的優化，能夠準確的縫制各種復雜的線條和圖案，使生
產效率大幅度提高.。
目前在國內外有很多關于工業縫紉機控制系統的文獻和產品。公開號為CN101012604的 中國專利文獻，公開了一種名稱為《工業縫紉機電腦控制系統》發明專利，該發明采用模塊 單元化結構，各單元內部相對獨立、自成體系，集成化程度高，可以根據工業縫紉機主機的 不同，靈活配置相應的部件構成系統。該發明專利申請的不足之處在于采用單個的CPU控制， CPU的工作量大，速度不夠快，而且成本也很高。
發明內容
為了解決工業縫紉機控制系統的速度慢以及價格昂貴的問題、縫制的效果不理想等問 題，本發明提供了一種具有多CPU結構的高速工業縫紉機控制系統。
本發明的一種具有多CPU結構的高速工業縫紉機控制系統，包括主控CPU (1)、輔控 CPU (2)、輔控CPU (3)、存儲器(4)、位置傳感器(5)、主軸伺服電機(6)、 X軸步進電 機(7)、 Y軸步進電機(8)、開關量輸入開關量輸出(9)、踏板(10)、車頭輸入輸出控制板 (11)、液晶花樣打版器(12)、控制面板(13)、開關電源(14)，其中主控CPU (1)、輔 控CPU (2)、輔控CPU (3)、車頭輸入輸出控制板(11)和液晶花樣打版器(12)組成本發 明的控制單元，存儲器(4)用于存放系統軟件，以及系統運行中生成的各種數據文件，主軸 位置傳感器(5)對機針進行定位，由主軸伺服電機(6)、 X軸步進電機(7)、 Y軸步進電機 (8)組成本發明的運動單元，由控制面板(13)組成本發明的的操作顯示單元，由開關電源 (14)構成本發明的供電單元，開關量輸入輸出(9)和踏板(10)為系統的輔助動作單元。位置傳感器(5)分別連接到主控CPU (1)、輔控CPU (2)和輔控CPU (3)上，主軸 伺服電機(6)分別與主控CPU (1)、輔控CPU (2)和輔控CPU (3)互連，主控CPU (1) 通過輔控CPU (2)連接到X軸步進電機(7)，主控CPU (1)通過輔控CPU (3)連接到Y 軸步進電機(8)，其中主控CPU (1)分別與輔控CPU (2)和輔控CPU (3)互連，開關量 輸入開關量輸出(9)和踏板(10)分別與主控CPU (1)互連，主控CPU (1)分別連至車 頭輸入輸出控制板(11)、液晶花樣打版器(2)和控制面板(13)。
存儲器(4)可以是焊接到主控CPU (1)上的內存，也可以是連接到主控CPU (1)的 SD存儲卡。
主控CPU (1)通過數據總線DB15、 DB25連接至車頭輸入輸出控制板(11)，而液晶花 樣打版器(12)和控制面板(13)與主控CPU (1)的連接是通過車頭輸入輸出控制板(11) 轉接的。
主控CPU (1)與輔控CPU (2)、輔控CPU (3)的通信是通過對SPI協議的讀寫來實現的。
主軸位置傳感器(5)和主軸伺服電機〔6)不僅連接到主控CPU (1)上，也同時連接 到輔控CPU (2)和輔控CPU (3)上。
開關電源(14)為主控CPU (1)、輔控CPU (2)和輔控CPU (3)提供電源。
主控CPU (O的軟件部分主要是針對與其連接的設備包括主軸位置傳感器(5)、主軸 伺服傳感器(6)、開關量輸入輸出(9)、踏板(10)、車頭輸入輸出控制板的控制和通信，以 及對存儲器(4)的讀寫。其軟件的工作流程是對主控CPU (1)上電后開始初始化，系統 初始化完成后對上次操作的數據進行恢復并開始裝配新的數據，裝配的內容主要是與主控 CPU (1)相連的設備的數據。配置完成后，系統進入工作狀態，如果需要進行打版器通信則 進行通信指令的執行，包括有數據的讀寫、數據的修改以及參數的設定，打版器主要是針對 花樣打版的一些數據、參數設定以及與I/O 口通信；如果不需要進行打版器通信則進行操作 板的通信指令執行，操作板的通信指令主要包括標準界面操作、展開目錄視窗、顯示資料設 定的輸入界面、顯示移動鍵的輸入界面和顯示資料輸入的目錄等，操作板主要針對打版器的 設定參數進行花樣縫制；如果不需要進行操作板通信則啟動自動運行操作進行花樣的自動運 行；如果不啟動自動運行，開始讀取時鐘、溫度、電壓等的狀態開始下一次的工作狀態的運 行，即又回到打版器通信部分進行操作。
輔控CPU (2)和輔控CPU (3)的功能大致相同，此處僅以輔控CPU (2)的軟件的工 作流程做以介紹。輔控CPU (2)的軟件部分主要針對X軸步進電機(7)， X、 Y軸的比例進 行操作和控制，以及接收主控CPU (1)的指令。其工作流程是對輔控CPU (2)上電后開始初始化操作，系統初始化后進入中斷系統，此時要對伺服編碼器進行檢測，如果不需要中 斷或者伺服編碼器檢測完畢則進行與主控CPU的通信，如果沒辦法通信回到中斷系統重新對 伺服編碼器進行檢測，如果可以通信則進行X軸運行、X和Y軸的比例運行以及主控CPU 讀取伺服編碼器的操作，之后回到中斷系統進行循環動作。
由于本發明中采用了多CPU結構，與各個單元的通信、數據存取及主軸伺服電機的控制 由主控CPU (1)完成，將要求反應速度快、計算工作量多的部分交由輔控CPU (2)和輔控 CPU (3)完成，減輕了主控CPU的負荷，提高了工業縫紉機的運行速度，并且單片機的價 格十分便宜，從而也降低了整個控制系統的成本。
圖1是本發明多CPU結構的高速工業縫紉機控制系統的總體結構框圖； 圖2是本發明多CPU結構的高速工業縫紉機控制系統的主控CPU (1)的軟件流程圖； 圖3是本發明多CPU結構的高速工業縫紉機控制系統的輔控CPU (2)的軟件流程圖； 圖4是本發明多CPU結構的高速工業縫紉機控制系統的輔控CPU (3)的軟件流程圖。 圖中，l.主控CPU 2.輔控CPU 3.輔控CPU 4.存儲器5.主軸位置傳感器6.主軸伺
服電機7.X軸伺服電機8.Y軸伺服電機9.開關量輸入輸出10.踏板ll.車頭輸入輸出
控制板12.液晶花樣打版器13.控制面板14開關電源
具體實施例方式
下面通過具體的實施例，結合附圖，對本發明多CPU結構的高速工業縫紉機控制系統進 行進一步的描述。
本發明一種具有多CPU結構的高速工業縫紉機控制系統，包括
主控CPU (1)、輔控CPU (2)、輔控CPU (3)、車頭輸入輸出控制板(11)和液晶花樣 打版器(12)組成本發明的控制單元。控制單元為本系統的核心，主控CPU (1)采用32位 微控制器，該CPU內核含有Flash存儲器、RAM存儲器以及內部總線加速器架構等，從硬件 上實現了主控CPU (1)要求的快速運算的目的。
輔控CPU (2)和輔控CPU (3)采用32位微控制器，是一款專為嵌入式應用而開發的 內核微控制器。在實時性、運算速度都能表現優越的性能，整個產品系列具有腳到腳、外設 和軟件的高度兼容性。
主軸伺服電機(6)、 X軸步進電機(7)、 Y軸步進電機(8)組成本發明的運動單元，是 整個系統的動作執行單元。存儲器(4)用于存放系統軟件，以及系統運行中生成的各種數據 文件；主軸位置傳感器(5)對機針進行定位，傳感器我們采用霍爾傳感器；控制面板(13) 組成本發明的的操作顯示單元，我們采用了液晶顯示屏，由采用S-250-24型開關電源(14)
5構成本發明的供電單元，由光耦隔離式開關量輸入輸出(9)和踏板(10)為系統的輔助動作 單元。
本發明的一種具有多CPU結構的高速工業縫紉機控制系統的總體結構框圖如圖1所示。 位置傳感器(5)分別連接到主控CPU (1)、輔控CPU (2)和輔控CPU (3)上，主軸伺服 電機(6)分別與主控CPU (1)、輔控CPU (2)和輔控CPU (3)互連，主控CPU (1)通 過輔控CPU (2)連接到X軸步進電機(7)，主控CPU (1)通過輔控CPU (3)連接到Y軸 步進電機(8),其中主控CPU (1)分別與輔控CPU (2)和輔控CPU (3)互連，這樣做的 原因是讓輔控CPU (2)和輔控CPU (3)去分擔主控CPU (1)的部分通信，減輕主控的負 荷；開關量輸入開關量輸出(9)和踏板(10)分別與主控CPU (1)互連，提供本系統的輔 助動作單元；主控CPU (1)通過數據總線DB15、 DB25連接至車頭輸入輸出控制板(11)， 液晶花樣打版器(12)與主控CPU (1)的連接是通過車頭輸入輸出控制板(11)轉接的； 主控CPU (1)連接至操作顯示單元的控制面板(13);開關電源(14)連接至整個主控制器， 分別為主控CPU (1)、輔控CPU (2)和輔控CPU (3)供電。
主控CPU (1)的軟件部分主要是針對與其連接的設備包括主軸位置傳感器(5)、主軸 伺服電機(6)、開關量輸入輸出(9)、踏板(10)、車頭輸入輸出控制板的控制和通信，以及 對存儲器(4)的讀寫。如圖2所示為主控CPU (1)的軟件流程圖。對主控CPU (1)上電 后開始初始化，系統初始化完成后對上次操作的數據進行恢復并開始裝配新的數據，裝配的 內容主要是與主控CPU (1)相連的設備的數據。配置完成后，系統進入工作狀態，如果需 要進行打版器通信則進行通信指令的執行，包括有數據的讀寫、數據的修改以及參數的設定， 打版器主要是針對花樣打版的一些數據、參數設定以及與I/O 口通信；如果不需要進行打版 器通信則進行操作板的通信指令執行，操作板的通信指令主要包括標準界面操作、展開目錄 視窗、顯示資料設定的輸入界面、顯示移動鍵的輸入界面和顯示資料輸入的目錄等，操作板 主要針對打版器的設定參數進行花樣縫制；如果不需要進行操作板通信則啟動自動運行操作 進行花樣的自動運行；如果不啟動自動運行，開始讀取時鐘、溫度、電壓等的狀態開始下一 次的工作狀態的運行，即又回到打版器通信部分進行操作。
輔控CPU (2)的軟件部分主要針對X軸步進電機(7)， X、 Y軸的比例進行操作和控制， 以及接收主控CPU (1)的指令。如圖3所示為輔控CPU (2)的軟件流程圖。對輔控CPU (2)上電后開始初始化操作，系統初始化后進入中斷系統，此時要對伺服編碼器進行檢測， 如果不需要中斷或者伺服編碼器檢測完畢則進行與主控CPU的通信，如果沒辦法通信回到中 斷系統重新對伺服編碼器進行檢測，如果可以通信則進行X軸運行、X和Y軸的比例運行以 及主控CPU讀取伺服編碼器的操作，之后回到中斷系統進行循環動作。輔控CPU (3)的軟件部分主要針對Y軸步進電機(8)， X、 Y軸的比例進行操作和控制， 以及接收主控CPU (1)的指令，與輔控CPU (2)不同的是輔控CPU (3)做操作的Y軸是 按梯形運行的。如圖4所示為輔控CPU (3)的軟件流程圖。對輔控CPU (3)上電后開始初 始化操作，系統初始化后進入中斷系統，此時要對伺服編碼器進行檢測，如果不需要中斷或 者伺服編碼器檢測完畢則進行與主控CPU的通信，如果沒辦法通信回到中斷系統重新對伺服 編碼器進行檢測，如果可以通信則進行Y軸梯形運行、X和Y軸的比例運行以及主控CPU 讀取伺服編碼器的操作，之后回到中斷系統進行循環動作。
權利要求
1.具有多CPU結構的高速工業縫紉機控制系統，包括主控CPU(1)、輔控CPU(2)、輔控CPU(3)、存儲器(4)、主軸位置傳感器(5)、主軸伺服電機(6)、X軸步進電機(7)、Y軸步進電機(8)、開關量輸入開關量輸出(9)、踏板(10)、車頭輸入輸出控制板(11)、液晶花樣打版器(12)、控制面板(13)、開關電源(14)，其特征在于控制系統采取多CPU的結構；其中位置傳感器(5)分別連接到主控CPU(1)、輔控CPU(2)和輔控CPU(3)上，主軸伺服電機(6)分別與主控CPU(1)和輔控CPU(2)互連，主控CPU(1)通過輔控CPU(2)連接到X軸步進電機(7)，主控CPU(1)通過輔控CPU(3)連接到Y軸步進電機(8)，其中主控CPU(1)分別與輔控CPU(2)和輔控CPU(3)互連，開關量輸入開關量輸出(9)和踏板(10)分別與主控CPU(1)互連，主控CPU(1)分別連至車頭輸入輸出控制板(11)、液晶花樣打版器(2)，主控CPU(1)與控制面板(13)相連。
2. 根據權利要求1所述的具有多CPU結構的高速工業縫紉機控制系統，其特征在 于所述主控CPU (1)通過數據總線DB15、 DB25連接至車頭輸入輸出控制板(11)， 液晶花樣打版器(12)與主控CPU (1)的連接是通過車頭輸入輸出控制板(11)轉接的。
3. 根據權利要求1所述的具有多CPU結構的高速工業縫紉機控制系統，其特征在 于主控CPU (1)與輔控CPU (2)、輔控CPU (3)的通信是通過對SPI協議的讀寫來 實現的。
4. 根據權利要求1所述的具有多CPU結構的高速工業縫紉機控制系統，其特征在 于主軸位置傳感器(5)不僅連接到主控CPU (1)上，也同時連接到輔控CPU (2)和 輔控CPU (3)上。
5. 根據權利要求1所述的具有多CPU結構的高速工業縫紉機控制系統，其特征在 于所述的開關電源(14)為主控CPU (1)、輔控CPU (2)和輔控CPU (3)提供電源。
全文摘要
一種具有多CPU結構的高速工業縫紉機控制系統，包括由主控CPU、輔控CPU、車頭輸入輸出控制板和液晶花樣打版器組成本發明的控制單元，存儲器用于存放系統文件，主軸位置傳感器對機針進行定位，由主軸伺服電機、X軸步進電機、Y軸步進電機組成本發明的運動單元，由控制面板組成本發明的操作顯示單元，由開關電源構成本發明的供電單元，開關量輸入輸出和踏板為系統的輔助動作單元。本發明主要在控制單元采用了多CPU結構，與各個單元的通信、數據存取及主軸伺服電機的控制由主控CPU完成，將要求反應速度快、計算工作量多的部分交由兩個輔控CPU完成，減輕了主控CPU的負荷，提高了工業縫紉機的運行速度，并且單片機的價格十分便宜，從而也降低了整個控制系統的成本。
文檔編號D05B19/00GK101629361SQ20091004094
公開日2010年1月20日 申請日期2009年7月8日 優先權日2009年7月8日
發明者歐陽清江, 陳浩文, 韋炳林, 飛 麥 申請人:廣州市麥氏電子科技有限公司