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纺织机械


芯宸HMI在纺织机械中的应用

 

为满足纺织电控系统的升级改造,客户立项开发专用型人机控制产品;人机控制板主要完成系统设置、参数设置、状态查询、花型文件管理等人机交互的过程。


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设计难度

1、CAN总线干扰抑制

纺织机械运行环境中不仅有强电、静电,也包括大量电机产生的干扰信号;CAN总线网络中存在异常大的共模干扰,现象:

--开机后CAN总线通讯失败;

--运行过程中机头控制板概率性失控。

CAN总线的干扰问题已严重影响生产产能以及企业公司的企业形象。

2、性能与成本的取舍

人机控制板除了常规花型文件的解析,同时增加了更为绚丽的人机界面设计与选用更大的液晶显示器以增强用户体验,如何在控制好成本的同时又能满足系统性能的要求?

3、快速开发

客户接收订单到产品供货,整个项目周期不足两个月,原有产品功能无法满足,如何解决新产品的快速开发?


基于客户的功能需求与产品设计的困扰,芯宸嵌入式推荐基于组态软件的HMI,快速完成了人机控制部分的开发,产品如所示。

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--CAN总线设计采用成熟的电路与稳定驱动,同时搭配CAN总线隔离收发器,抗干扰、电磁兼容达工业4级(IEC最高测试等级);

--CPU采用Cortex-A8 800MHz主频,5倍于ARM9性能,CPU分辨率最高可支持1366*768,有效解决大尺寸液晶与产品性能的瓶颈;

--基于ARM架构的设计,在成本控制与设计灵活性上优于x86、HMI方案,同时产品功耗亦有降低。



项目框图

纺织机械-插图3-1.jpg  

主要功能接口:

--CAN接口,主要用于人机控制板与主控板等之间通信,波特率达500K bps~1Mbps,支持电源隔离、信号隔离和总线保护;

--12.1寸显示,系统的界面相对复杂,12.1寸显示器能够更直观的展示界面操作状态;

--USB接口,产品经常通过U盘更换花型文件,USB接口操作频繁。



系统描述

电控系统中包括人机控制板和主控板两个硬件平台:

人机控制板一般采用Linux等操作系统的工控平台实现

--提供操作界面,完成菜单显示、指示输入等人机交互工作;

--通过USB或者以太网完成花型文件的下载和更新;

--通过CAN总线传送花型文件和系统信息。

主控板对实时性要求高,一般采用前后台系统或者是实时操作系统,主要完成对花型文件指令的解析和运动控制单元的逻辑控制

--提供CAN、485或者是内部总线等通信接口,实现对伺服控制器的过程控制等;

--系统的状态检测,处理大量的I\O信号。

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注意事项

        项目中客户采用CAN总线通信方式,但是通信电缆多股细铜线构成,线缆之间没有双绞,也没有屏蔽。实际工作中共模干扰异常大,通过ZLG致远电子CANScope的FFT统计分析,干扰频率为15KHZ左右,幅值最高可达近5V,耦合的能量极强CAN数据帧的错误率达到72%,根本不能进行正常的工作。

改进建议:

--将CAN通信电缆换成紧密的双绞线(每米33绞),带屏蔽;

--CAN节点的收发器采用CTM系列模块,与CAN总线进行隔离并增强总线保护功能。

 


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