1 引言
现代信息控制技术已经渗透到纺织服装的各个领域，目前国内市场的皮毛机的喂毛路数较少，控制简单。利用触摸屏工业监测和生产辅助手段，可以实现小批量、多品种的市场需求，增强产品竞争能力，达到经济效益的最大化。十八路皮毛机的研制采用自主开发触摸屏产品，结合PLC和单片机实现十八路皮毛机的自动控制。
2 十八路毛皮机控制原理
十八路毛皮机由喂毛机构、转台和断毛报警三部分组成。喂毛机构由十八路步进电机控制，转台每转一周会产生846个脉冲。毛皮机根据转台产生的脉冲，输出与 转台脉冲成一定比例的脉冲来控制十八路喂毛速度，从而生产出不同厚度的毛皮。输出比例系数越高，输出的毛皮就厚，反之则薄。特别需要注意的是，此控制系统对喂毛机构跟踪速度有严格要求，如果跟踪不及时或不准确，就会产生不合格接缝，大大影响了毛皮质量。
毛皮长度通过嵌入式触摸屏由用户输入设定，其实际长度通过累计转台脉冲得到，当脉冲总数达到用户设定值时停止喂毛和转台运动。
断毛报警主要用来检测某一路是否断毛或缺毛，有两种方法可以检测出断毛故障。一种方法是通过测量喂毛转速，即毛条经送料介轮(断毛器测速轮)进入步进电机 驱动的梳理头，当速度低于一定频率时认为发生断毛故障;另外一种方法是通过光电传感器来检测，即通过光电传感器的挡光与否判断有无毛条。但是采用后者，如 果光电开关因灰尘或纤维杂料挡光时，光电传感器无法检测出，所以我们在系统中采用测量喂毛转速方法来检测断毛故障。
3 课题要求
用户根据毛皮机加工的要求，分别对控制系统的硬件系统和软件系统提出了不用的要求，具体要求如下:
3.1 硬件要求
(1) 原机采用3.7kw的变频电机驱动，电机的最高转速为1500rpm，原机转台最高转速为36rpm(单方向);
(2) 十八路皮毛机每路有喂毛机一只(采用步进或交流伺服电机)，十八路喂毛电机的任一路转速根据加工产品的密度和原机的转速而变化，并具有断毛报警功能，每路有两根进纱，并用两只断纱报警器检测;
(3) 喂毛机最大转速为36rpm;
(4) 任一路断毛或断纱后自动停机并且要显示出是哪一路引起的故障;
(5) 为方便操作，每一路可独立点动喂毛电机的进和退，并在排除故障后按下每路中的启动按钮后可启动运行，但同时只能有一路点动;
(6) 要求在硬件系统中必须提供可靠的安全措施(如急停等);
(7) 要求硬件系统在断电时能自动保存上次加工长度。
3.2 软件要求
(1) 用户界面中要提供长度设定功能，加工长度达到所设长度时自动停机;
(2) 用户界面中要提供密度设定功能，根据不同的产品改变原机与喂毛电机的速比，并且每一路速比能够单独设定;
(3) 能显示原机转速、喂毛机转速以及当班产量和累计产量;
(4) 报警时在界面中显示断毛路数;
4 项目控制系统方案
针对用户提出这些基本要求，我们下一步的工作就是提出一个具体硬件和软件解决方案来满足用户提出的要求。
4.1 控制系统硬件设计
根据江苏南通翔飞机电制造有限公司的要求，我们为其设计的皮毛机控制系统采取了工业级触摸屏加plc可编程控制器和单片机的应用模式。在控制系统中，我们 采用了传统的处理方法，即触摸式人机界面作为上位机，显示用户画面，接收用户的操作指令;plc和单片机作为下位机，作为系统的执行机构。
我们自主开发的嵌入式触摸屏在硬件上预留了rs-232、rs485和rs422等串行通信口，在软件上则包含了基于通信协议的与多种类型plc通信，甚 至与单片机进行的通信程序。并且这款嵌入式工业级触摸屏本身具有扩展i/o，输入输出可以由用户自由设定，而且本触摸屏能够实现高速脉冲计数、高速脉冲输出等功能。通过充分分析我们这款触摸屏特点，作者设计出如图1控制系统总体结构的方案。
本工业级触摸屏不仅起到人机界面交互作用，更重要的是它作为毛皮机的主要控制机构，其动态跟踪圆台的转速来控制喂毛速度，最终实现定长成品的加工。单片机作为断毛检测机构，当喂毛系统正常工作时，其会输出大于某一固定频率的脉冲;相反系统出现故障，脉冲输出低于这一频率，此时应该及时向触摸屏报警。plc 主要起到提供安全保护，实现电机控制、启停和故障检测等功能。在系统中，共有十八路断毛检测信号，所以需要由十八个单片机组成，要想实现触摸屏与如此多单片机和plc进行通信，使用传统的rs232接口时不可能的，但触摸屏本身带有rs485通讯口，可实现多机相连，这样配线非常简单和方便。
4.2 控制系统的软件设计
整个控制系统的软件由触摸屏软件设计、单片机软件设计和plc软件设计三部分组成。下面将分别从这三方面对软件进行介绍。
(1) 触摸屏软件设计
工业级触摸屏作为皮毛机控制系统的人机界面，其必须实现由用户提出对软件的要求，即提供长度设定、密度设定等功能，而且要动态显示出原机转速、喂毛机转速以及当班产量和累计产量，图2是上位机触摸屏中主要的几幅画面:
同时嵌入式工业级触摸屏还作为皮毛机的控制系统，软件系统要实现圆台脉冲计数和跟踪、步进电机速度控制等功能，同时还要实现上述软件要求中所提到断毛路数指示等功能。圆台脉冲计数和跟踪利用工业级触摸屏的外部中断口实现，中断在脉冲上升沿触发，在中断服务程序中，脉冲累计总数加一，并根据设定比例，从扩展 i/o口输出脉冲来控制十八路喂毛步进电机，实现一定厚度毛皮的加工。在项目初期可以利用组态软件的在线模拟和离线模拟简单测试用户设计画面，完全不需要硬件支持就可以完成的功能。
(2) plc和单片机软件设计
单片机在此主要实现断毛检测功能。转速传感器信号由单片机计数器0来计数，当喂毛速度低于一定频率时就认为断毛，并且要把故障信息(包括断毛路数信息)通 过rs485串口发送给触摸屏，触摸屏会在其界面上显示出哪个喂毛路数发生故障。plc主要完成喂毛电机的启停、加油电机控制、故障检测等功能。其软件主 要实现点动控制。
5 结束语
通过实践调试，综观上述解析十八路皮毛机的应用系统均达到符合用户要求，运行良好;也说明我们的触摸屏初步实现预期功能又进一步。通过以上实际应用表明，本款工业级触摸屏系统在结合下位机plc/单片机系统的应用中，极大的方便了下位机参数的输入、状态的监控以及设备运行的控制，同时对于小型控制系统来说，提高了可靠性、降低了成本，在自动化工控中应用前景广阔。
参考文献
[1] 武 锋. pic系列单片机的开发应用技术[m]. 北京:北京航空航天大学出版社，1998.
[2] modicon tsx neza可编程控制器pl707win编程软件操作手册，schneider electric提供。
