导言
依据工业缝纫机的功用，提出了一套以DSP为中心的永磁同步电机操控体系规划计划。胪陈了其要害部分的功用与完结办法，规划了电路原理图，完结了体系软、硬件规划和体系的装置；并对样机体系的各项功用进行了测验。很好地完结了体系的调速规模宽、定位精度高的要求，增强了产品的商场竞争力。
传统的工业缝纫机，主轴驱动大多选用离合器电机，缝制过程中的动作都靠机械和人工合作完结，存在功率低、体积大、调速规模窄、方位操控难、主动化程度低。另一方面，传统的工业缝纫机，由于主轴驱动靠离合器电机，通电后不论机器是否正处于缝制状况，电机都一向在高速工作耗电，不能完结有缝制动作时机器工作，没有缝制动作时机器中止，然后造成了很多电能糟蹋。
近年来德国杜克普，日本重机，日本兄弟等国外公司，相继推出了缝纫机电脑操控体系，完结了缝制动作的主动化，大大进步了工作功率，降低了能耗，深受商场欢迎，但其价格一向居高不下，国内一般企业很难承受。为此开发低能耗、高牢靠性，能完结较宽的调速规模、精确快速的方位操控而且价格低廉的高速工业缝纫机操控体系，代替进口，将会具有很好的商场前景。
体系规划
体系规划完结的是全体电控缝纫机的整体技能计划，它是完结电控缝纫机规划的最要害的一个过程，该电控体系首要包含操控器、驱动器、电机、编码器、传感器、电磁铁等几个部分，体系框图如图1所示。
操控器
图1的操控器作为工业缝纫机操控体系的中心，一方面发生伺服电机驱动信号，送给驱动器操控缝纫机完结定针位，并完结各种不同线迹的操控功用，另一方面发生开关信号给功率开关电路，完结缝纫机的剪线、拨线、前后加固、抬压脚等动作。操控器的动作需求电机编码器信号、机头同步信号、脚踏板加减信号、电机电流传感器信号等信号的参加运算，以和谐整个机器完结相应动作。该操控器的硬件电路如图2所示。
该操控器的主体中心选用TMS320F2406 DSP(U4)进行程序编程，以完结对永磁同步电机实施磁场定向操控。对永磁同步电机实施磁场定向操控的原理框图如图3。
图3 永磁同步电机实施磁场定向操控的原理框图
经过电流传感器丈量逆变器输出的定子电流iA、iB，经过DSP的A/D转化器转化成数字量，并使用iC=-(iA+ iB)核算出iC。经过Clarde改换将电流iA、iB、iC改换成旋转坐标系中的直流重量isq、isd，isq、isd作为电流环的负反应量。
使用增量式编码器丈量电动机的机械转角位移qm，并将其转化成电视点qe和转速n。电视点qe用于参加Park改换和逆改换的核算。转速n作为速度环的负反应量。
给定转速nref与转速反应量n的误差经过速度PI调节器，其输出作为用于转矩操控的电流q轴参阅重量isqref。isqref和isdref(等于零)与电流反应量isq、isd的误差经过电流PI调节器，别离输出dq旋转坐标系的相电压重量Vsqref和Vsdref。Vsqref和Vsdref再经过park逆改换转化成a b直角坐标系的定子相电压矢量的重量Vsaref和Vsbref。
当定子相电压矢量的重量Vsaref、Vsbref和其地点的扇区数已知时，就能够使用电压空间矢量SVPWM技能，发生PMW操控信号来操控逆变器。
驱动器
驱动器是体系的功率改换部分，是驱动电机工作的要害部分，该部份包含整流、逆变、前置驱动、SVPWM驱动输出、电流检测及多种维护功用。硬件电路如图4所示。
电流环的运算需求DSP对电机相电流的检测 ，该体系规划只需求收集两相的电流(图3中iA，iB)，依据电流定理就能够知道第三相的电流了。本体系所选用电流传感器为LEM(莱姆)公司的LTS6-NP，如图4中U2，U3，其为霍尔型电流传感器。
图4中的IR2136(U1)是IR公司的高压IGBT驱动器，它承受来自DSP的6路PWM信号，处理后驱动图4中6只IGBT(Q1-Q6)，发生SVPWM信号，操控永磁同步电机的工作，以抵达抱负的伺服操控功用。
编码器
永磁同步电机精确操控离不开编码器，DSP只要经过对编码器A、B信号及U、V、W信号的检测核算，才干完结电机仍至整个体系的精确操控。另一方面，咱们只要自己规划并制造编码器，才可将价格降到最低极限。
图5为编码器硬件图，U1(HEDS9701)收集A、B信号，PH-U、PH-V、PH-W三只光电开关检测发生U、V、W信号，它们与码盘一同装在电机内，检测电机转速、判别转子方位,并将收集信号送给DSP。DSP(TMS320F2406)内部带有正交编码模块，从编码器输出的正交信号输入DSP的PHASEA引脚和PHASEB引脚，内部的正交编码模块将信号进行四倍频，再由方位计数器计数然后能够承认转子的速度和方位。
PHASEA和PHASEB的输入信号首要有必要经过一个搅扰信号滤波器，该滤波器能够数字延时，能够滤除毛刺，确保只要真实的信号才进行计数。一起关于只用单个信号的操控，均可装备为单个的脉冲计数。
关于一个高速转轴编码器，转轴速度能够经过核算每单位时刻内方位计数器的改变值来得到。关于电机低速时，由于输入PHASEA和PHASEB与通用定时器相连均可作为输入捕捉引脚，能够使用定时器丈量正交相位之间的时刻周期来得到高分辨率的速度丈量。定时器模块使用一个16位的计数器，经过对总线时钟的分频来计数。关于一个1000齿的编码器来说，经过使用定时器丈量速度能够精确丈量到0.15转每分。
机头同步定位器
编码器是装在电机里，而机头同步定位器则是装在机头里，它们均归于传感器的领域。
微机操控缝纫机的一个重要目标是停机方位的精确度，这儿包含上针位和下针位的停机，所以，缝纫机在这两个方位有必要各给出一个信号，DSP才干够经过检测这两个信号来操控电机中止，这是机头同步定位器的首要作用。别的电机工作经过皮带与机头衔接传动，皮带或许存在打滑现象，只要结合电机编码器信号与机头同步信号，才干精确判别体系状况，然后确保体系工作在最佳状况。
上下针位信号的发生首要是依托装置在机头上的两块极性相反的磁铁(跟着电机旋转)，对两个相反装置的开关型霍尔传感器(固定)作用，即每块磁铁仅对应一个传感器起作用。当机头旋转到上针位或下针位方位上时，相应的开关霍尔传感器由于磁场抵达其跳变的阈值，而发生输出跳变，也便是需求的开关信号，即机头同步信号。咱们选用Allegro公司的U3144，使用便利，功用安稳。
在整个体系规划中咱们强调了牢靠性规划，对体系中的灵敏信号都加强了维护，以契合电磁兼容的要求。在程序规划中强调了指令的精简及信号的屡次承认，以进步运算成果的快速性与精确性。在规划中还引入了多种维护措施，如过流、过压、过载、堵转等状况下，体系都将当即进入维护状况，以确保体系安稳牢靠。
结语
现在该缝纫机操控体系已开发成功，并进行了小批量出产。从实际使用作用看，该操控技能完结了缝纫机针位操控的快速性与精确性，确保了高低速运转的平稳性，一起使缝纫机具有了主动剪线、主动拨线、主动前后加固的功用。根据DSP的磁场定向操控技能是运用于缝纫机电气操控体系的突破口，它的成功开发，其含义不只在于能够在工业缝纫机电控体系中取得较高的功用，别的可将该技能演化到其他品种的缝制纺织设备中去，以完结针位操控的快速性与精确性。
