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紡織機械


芯宸HMI在紡織機械中的應用

 

為滿足紡織電控系統的升級改造,客戶立項開發專用型人機控制產品;人機控制板主要完成系統設置、參數設置、狀態查詢、花型文件管理等人機交互的過程。


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設計難度

1、CAN總線干擾抑制

紡織機械運行環境中不僅有強電、靜電,也包括大量電機產生的干擾信號;CAN總線網絡中存在異常大的共模干擾,現象:

--開機后CAN總線通訊失敗;

--運行過程中機頭控制板概率性失控。

CAN總線的干擾問題已嚴重影響生產產能以及企業公司的企業形象。

2、性能與成本的取舍

人機控制板除了常規花型文件的解析,同時增加了更為絢麗的人機界面設計與選用更大的液晶顯示器以增強用戶體驗,如何在控制好成本的同時又能滿足系統性能的要求?

3、快速開發

客戶接收訂單到產品供貨,整個項目周期不足兩個月,原有產品功能無法滿足,如何解決新產品的快速開發


基于客戶的功能需求與產品設計的困擾,芯宸嵌入式推薦基于組態軟件的HMI,快速完成了人機控制部分的開發,產品如所示。

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--CAN總線設計采用成熟的電路與穩定驅動,同時搭配CAN總線隔離收發器,抗干擾、電磁兼容達工業4級(IEC最高測試等級);

--CPU采用Cortex-A8 800MHz主頻,5倍于ARM9性能,CPU分辨率最高可支持1366*768,有效解決大尺寸液晶與產品性能的瓶頸;

--基于ARM架構的設計,在成本控制與設計靈活性上優于x86、HMI方案,同時產品功耗亦有降低。



項目框圖

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主要功能接口:

--CAN接口,主要用于人機控制板與主控板等之間通信,波特率達500K bps~1Mbps,支持電源隔離、信號隔離和總線保護;

--12.1寸顯示,系統的界面相對復雜,12.1寸顯示器能夠更直觀的展示界面操作狀態;

--USB接口,產品經常通過U盤更換花型文件,USB接口操作頻繁。



系統描述

電控系統中包括人機控制板和主控板兩個硬件平臺:

人機控制板一般采用Linux等操作系統的工控平臺實現

--提供操作界面,完成菜單顯示、指示輸入等人機交互工作;

--通過USB或者以太網完成花型文件的下載和更新;

--通過CAN總線傳送花型文件和系統信息。

主控板對實時性要求高,一般采用前后臺系統或者是實時操作系統,主要完成對花型文件指令的解析和運動控制單元的邏輯控制

--提供CAN、485或者是內部總線等通信接口,實現對伺服控制器的過程控制等;

--系統的狀態檢測,處理大量的I\O信號。

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注意事項

        項目中客戶采用CAN總線通信方式,但是通信電纜多股細銅線構成,線纜之間沒有雙絞,也沒有屏蔽。實際工作中共模干擾異常大,通過ZLG致遠電子CANScope的FFT統計分析,干擾頻率為15KHZ左右,幅值最高可達近5V,耦合的能量極強CAN數據幀的錯誤率達到72%,根本不能進行正常的工作。

改進建議:

--將CAN通信電纜換成緊密的雙絞線(每米33絞),帶屏蔽;

--CAN節點的收發器采用CTM系列模塊,與CAN總線進行隔離并增強總線保護功能。