石长勇

（辽宁新众网络科技有限公司 辽宁 沈阳 110000）

0 引言

抽气式转杯纺机在纺织行业应用十分广泛，但是其电控系统采用PLC做主控单元，由于PLC价格昂贵，布线混乱，给维护带来很大的困难，因此由单片机来取代PLC，即大幅度的降低了成本又使得维护维修方便快捷。在本系统中由LPC2132和EPM240配合，完全取代了PLC。

1 总体设计

1.1 CPU 的选择

气流纺机的电控系统需要大量的输入输出节点，因此单独的CPU来实现起来非常困难，如果采用CPU加集成电路的方式也可以实现系统的要求，但是用集成电路设计的组合逻辑电路占用板面大，不方便扩展，灵活性差。在本系统我们采用了LPC2132和EPM240来实现。LPC2132是一款16/32位的ARM7TDMI-S的CPU，128位宽度的存储器接口和独特的加速结构是32位代码能够在最大时钟频率下运行。对代码规模有严格控制的应用可使用16位Thumb模式将代码规模降低超过30%，而性能的损失却很小。LPC2132具有16KB的内部RAM和64K的片内FLASH，多达47个GPIO和9个边沿或电平触发的外部中断使得LPC2132非常适合工业控制。EPM240是ALTERA公司的MAX II系列芯片之一，具有低价格、低功耗、高容量、高性能等特点。CPLD的引入使系统设计更加灵活。

本电控系统所对应的330型气流纺机上有独特的步进电机设计，使得纱线的接头质量大大提升。步进电机在工作过程中需要有不同的脉冲信号来控制，有普通脉冲和快速脉冲，因为快速脉冲的周期是微秒级的，所以如果用LPC2132来实时的发送脉冲会严重影响工作效率，甚至无法达到实时性的要求，因此又采用了C8051F330来专门发送步进电机的驱动脉冲。C8051F330具有超小的MLP20封装，高效快速的指令系统，可以精确的产生步进电机的驱动脉冲。

1.2 人机界面

本电控系统采用了台达电子的工业级触摸屏AS57BSTD，AS57BSTD内置了MODBUS通信协议，电控板和AS57BSTD之间采用RS485通信。人机界面负责整机工作运行所需要的所有设定参数工作，整机的工作状态也实时的反馈到人机界面来显示。

1.3 接口板设计

气流纺机的每一锭需要3路功率驱动信号来驱动电磁铁工作，如果把大量的功率器件设计到主控电路板上，一定会对电路板上的信号产生干扰，这种不可预期的干扰是无法排除和避免的，因此我们采用了单独的接口板设计，不但使功率器件和数字电路分开，避免干扰，而且使系统的维护维修方便快捷，故障定位准确。

1.4 系统框图（见图 1）

2 工作流程

2.1 人机界面设定参数

首先要由人机界面进行参数设定，整机的工作时序设定，通过RS485通信下传到下位各节点的LPC2132来保存。

2.2 LPC2132

图1

上电复位后首先读出拨码开关的地址设置，计算出本机的通信地址，通过与上位机通信，得到上位机设置的数据并计算出各工作时序。LPC2132与C8051F330采用并行通信，设置C8051F330需要产生的步进电机驱动脉冲的频率和快进脉冲的频率。LPC2132与EPM240之间采用数据总线和地址总线的控制方式，先读入各个节点的状态，然后分析处理得出每个节点的动作时序，通过地址和数据总线来控制EPM240做出相应的动作。

LPC2132还控制步进电机驱动器的正反转信号和驱动脉冲的转换信号。因为在单锭工作启动的时候需要步进电机快进一段距离，在停止的时候又需要反转快退一段距离，这些动作需要LPC2132根据人机界面的参数设定来计算得出，来控制步进电机系统动作。

2.3 C8051F330

C8051F330的任务是实时的发送步进电机驱动脉冲和快速脉冲，在读取LPC2132设定的脉冲频率后，计算出脉冲周期，并保存到ROM中保存，然后产生相应的脉冲频率输出。

2.4 EPM240

EPM240与LPC2132和接口板相连，负责采集接口板的输入状态和输出LPC2132的控制状态到接口板。每片EPM240负责控制8路，每一路有6路输出信号和1路输入信号，通过对LPC2132的地址线译码来得到需要控制输入输出的相应路数。EPM240与接口板的输入输出接口均采用光偶隔离。

3 结束语

单片机和CPLD配合，可以实现大量I/O采集控制，CPLD的编程灵活多变，通过编程可以实现复杂的逻辑电路，单片机做工业控制和PLC相比有很大的优势，在实时性要求比较严格的系统里只有单片机才可以完成。在当今的新型气流纺机的电控系统已经由原来的PLC在逐步的向单片机转变。

［1］赵亮，侯国锐.单片机C语言编程与实例[M].人民邮电出版社.

［2］周立功，等.ARM嵌入式系统基础教程[M].北京航空航天大学出版社.

［3］周立功，等.ARM嵌入式系统实验教程[M].北京航空航天大学出版社.