基于实时操作系统的电子套接机控制系统设计

　　1 引言

　　我国是服装生产和加工大国，对缝制设备的需求逐年增加，2002年度生产工业缝纫机370多万台，2004年l～11月份生产工业缝纫机469万台。主要机型有单针、双针平缝机、包缝机、套接机、钉扣机、锁眼机、曲折缝、绷缝机、封包机和绣花机，其中平缝机占工业缝纫机市场的90%以上，其余皆属特种机。而其中的电子套接机的控制系统大都采用国外的技术，如上海惠工缝纫机厂的HLK-03电子套接机采用的是日本三菱公司的电脑控制系统，高精度步进电机驱动，内存16种套接模式。大连服装机械厂为德国DurkoppAdler定牌生产的电子套接机采用的是德国提供的伺服系统，它在国内销售的电子套接机采用的是松下电机。

　　本文采用了自主开发的永磁伺服电机和驱动器，研制出了具有自主知识产权电子套接机控制系统，该电子套接机达到或接近国外样机的性能指标。由于采用自行设计的伺服电机控制系统仅采用了一块TMS320C2407作为控制系统，其需要完成伺服电机的控制，X，Y轴步进电动机控制，以及外部操作面板的显示和键盘接口，采用常规的编程方式难以实时完成如此多的任务，并且由于实时性要求较强的特定，不能移植像UC/OSⅡ这样的嵌入式实时操作系统，为此本文采用了自行设计的实时操作系统的控制方式，达到了电子套接机可在200～3000针的缝纫速度下缝制出多种花样。

　　2.硬件设计

　　电子套接机的控制核心采用TI公司的TMS320C2407，其时钟频率为40MHz，外部采用8K的EEPROM用于存储用户的参数设置和新增的部分缝制花样，其硬件框图如图1所示。

　　TMS320C2407需要根据针杆位置传感器对永磁伺服电动机的初始磁场位置和针杆传感器进行定位，根据设置的缝制图案和伺服电动机的位置控制X轴、Y轴步进电机的移动，控制抬压脚电磁铁和剪线电磁铁的动作。

　　图1中编码器的脉冲信号和永磁伺服电机的电流传感器信号主要用于对永磁伺服电机的磁场定向控制。控制面板上的显示和键盘设置用于参数的设置和缝制状态的显示。

　　3实时操作系统的软件设计

　　根据电子套接机的实现功能和硬件的结构特点，采用了自行设计的实时操作系统，对所需完成的任务进行了分割，确定了各个任务的优先级，编制了特定的软件系统。

　　3.1任务的分割

　　电子套接机需要完成如下任务，①伺服电动机的初始磁场位置确定;②针杆的初始位置确定;③缝制图案的初始化;④伺服电机磁场定向控制;⑤伺服电机的加、减速和速度控制;⑥步进电机的方向控制;⑦步进电机的步进脉冲;⑧外部键盘的读取;⑨外部键盘的处理;⑩外部显示的更新;11抬压脚传感器信号、抬压脚控制信号和缝制开始信号的读取;12缝制开始信号的处理;13抬压脚的控制;14剪线电磁铁的控制;15故障的诊断。