基于LabVIEW和C8051F350的紡絲張力監(jiān)控系統(tǒng)
摘要:針對(duì)紡紗、假捻加工過程中絲線張力不穩(wěn)定而影響產(chǎn)品質(zhì)量的問題,對(duì)基于LabVIEW和C8051F350單片機(jī)的紡絲在線張力監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了研究。系統(tǒng)運(yùn)用全新虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)LabVIEW作為上住機(jī),結(jié)合嵌入式混合信號(hào)微處理芯片C8051F350單片機(jī)測(cè)量系統(tǒng),對(duì)紡絲張力進(jìn)行監(jiān)控。實(shí)驗(yàn)表明,該監(jiān)控系統(tǒng)可使張力的數(shù)據(jù)采集和處理變得更加簡(jiǎn)單、方便,可節(jié)省大量的人力、物力資源。
關(guān)鍵詞:LabVIEW;C8051F350;張力傳感器;數(shù)據(jù)采集
0 引言
絲線張力是紡紗、假捻等加工過程中影響產(chǎn)品質(zhì)量與加工效率的一個(gè)重要參數(shù)。其中,絲線張力波動(dòng)越大,產(chǎn)品質(zhì)量越差,并將影響后序加工產(chǎn)品的外觀及舒適性。因此需對(duì)生產(chǎn)過程中絲線張力加以監(jiān)測(cè)、控制,以減小絲線張力的波動(dòng)。目前,國(guó)內(nèi)對(duì)絲線張力的監(jiān)測(cè)大多還停留在隨機(jī)抽檢階段,監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性不高,效率較低;國(guó)外的一些監(jiān)測(cè)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)絲線張力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),但價(jià)格昂貴且技術(shù)保密。因此迫切需要自主研究設(shè)計(jì)一套絲線張力在線監(jiān)控系統(tǒng)。
1 系統(tǒng)總體運(yùn)行機(jī)制
基于LabVIEW和C8051F350單片機(jī)的紡絲在線張力監(jiān)控系統(tǒng)采用國(guó)產(chǎn)自主研制的專用張力傳感器,以嵌入式混合信號(hào)微處理芯片8051F350單片機(jī)為下位機(jī),運(yùn)用虛擬儀器圖形化開發(fā)平臺(tái)LabVIEW作為上位機(jī),構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用、精準(zhǔn)可靠的紡絲張力監(jiān)控系統(tǒng)。
圖1是系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖,總體運(yùn)行機(jī)制為:
(1)張力傳感器獲取紡紗、假捻等加工過程中絲線張力信號(hào),輸出信號(hào)進(jìn)入信號(hào)調(diào)理電路處理。
(2)信號(hào)調(diào)理完畢后,輸入控制器,經(jīng)單片機(jī)處理輸出信號(hào)完成閉環(huán)控制,信息通過串口傳到上位機(jī)。
(3)上位機(jī)用功能強(qiáng)大的LabVIEW圖形化編程實(shí)現(xiàn),完成參數(shù)設(shè)置,張力在線監(jiān)控顯示。其中,顯示內(nèi)容包括設(shè)定張力值、實(shí)測(cè)張力值、張力控制器運(yùn)行狀態(tài)(手動(dòng)、自動(dòng)及參數(shù)設(shè)置狀態(tài))等。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2.1 處理器選擇
根據(jù)張力控制原理,本文采用稱重法實(shí)現(xiàn)張力檢測(cè)與控制。它需二路傳感器輸入信號(hào)和一路恒流輸出控制信號(hào),并對(duì)其信號(hào)進(jìn)行A/D,D/A轉(zhuǎn)換。為此,該系統(tǒng)控制器需選用具有A/D和D/A功能的嵌入式混合信號(hào)微處理芯片,避免采用片外A/D和D/A轉(zhuǎn)換器,從而簡(jiǎn)化線路,降低成本。本文依據(jù)上述需要選擇C8051F350 MPU為嵌入式處理器,其內(nèi)部含有一個(gè)全差分24位∑-△A/D、帶模擬多路開關(guān)、2個(gè)8位電流輸出DAC,具有在片校準(zhǔn)和抽取濾波器及內(nèi)部電壓基準(zhǔn)和8種增益設(shè)置等多項(xiàng)功能。其中,D/A利用C8051F350的可編程計(jì)數(shù)陣列(PCA)脈寬調(diào)制(PWM)功能,具有16位轉(zhuǎn)換精度,且便于光電隔離。硬件實(shí)現(xiàn)參數(shù)包括SPI,SMBus/IIC和1個(gè)UART串行接口,8 KB可在系統(tǒng)編程的FLASH存儲(chǔ)器,768 B(512+256)的片內(nèi)RAM,片內(nèi)看門狗定時(shí)器,1個(gè)比較器,以及VDD監(jiān)視器和溫度傳感器,17個(gè)I/O端口,-40~+85℃工業(yè)級(jí)溫度范圍,2.7~3.6 V工作電壓。
評(píng)論