一条布的诞生-DIY纺织机控制系统

  时间回到2017年，那一年的冬天，我朋友说搞到了几台旧的纺织横机，想折腾一下，问我要不要参合参合，我当时对工业控制、机器人方向感兴趣，于是开始了差不多大半年的“织布经历”，文章顶上的图，我还清楚地记得，那是我用自己设计的电路和程序，织出来的一块布。

  这些机器叫“横机”，纺织行业里较为常见的一种织布机器，有一部分老的机器，厂家早就倒闭了，所以电脑坏了也没法配到合适的，当时我要做的事情，就是要把这种二手淘汰的纺织机（横机）利用起来。

  横机大概是长这样的，老的横机用料更扎实，框架更宽厚，因为机器高速运行时速度很快，机振非常大，厚重的机身可以顶得住这些冲击。

  做这个东西我评估了自己的能力，硬件设计+单片机设计我没问题，但是上位机的交互软件设计，我吃不消，而且我对纺织横机业务逻辑了解为0，所以我需要2个帮手。

  我找了一个前同事帮我做上位机程序（基于335x），找了一个懂纺织机的老师傅帮我做功能指导，其他所有的工作我来完成，自此人员组建完成。

  经过几天的调研和分析，我基本上弄清楚了横机的工作原理，我需要3个板子来做整机的系统：人机交互的上位机，横机的机头板，以及主板。

  织布是通过机头的无数种变化组合，以及左右移动拉线后，快速织出编程好的图案，了解了原理后，我就开始整理需求了，我是做硬件的，首先罗列出整机的所有硬件功能模块，这一步完成了需求分析：（上位机的花色编程这些放到后面去完成）

  以上搞清楚以后，就开始选择够用的芯片方案，其中上位机用了之前用了很多次的TI 335X，显示、编辑、通信以及外部扩展存储这几个基本功能，设计好的335x核心板电路，这里面遇调试时遇到的问题是按键扩展芯片当时出了点问题，其他的还比较顺利：

  主板和机头板用的都是STM32，因为算了一下，机头板和主板没有速度要求那么高的外设，主要是需要比较多的外设，于是马上投入了硬件原理设计和PCB设计：

  机头上的2大控制对象，步进电机和电磁铁，用的42的步进电机，一个机头板分前后2部分，前后各有4个步进电机，最低步进是多少度，具体忘记了，步进电机使用时，如果保持电流可以维持力度，也可以释放电流，但如果有负载力，建议还是保持，就是发热厉害一些，步进电机主要是脉冲触发，我选的这个控制芯片，力度是能够最终靠外部电阻配置的，下面是步进电机的驱动电路设计，和第一次调试动作时的视频：

  电磁铁就最简单，控制电源就好，但一定要设计好保护电路，程序中也要严控通电时间，否则真会烧的，手摸几秒绝对会起泡：

  主板的外设最简单，但是种类非常之多，又起到了3个板子互联，协同工作的主控作用，所以逻辑上要理顺也不简单，主办的外设相对难的是编码器和控制电机的变频器，选择STM32刚好，它自带了编码器接口，挑了一个下午就调通了，非常稳定。

  这个就是编码器，配合零点开关，通过对他的编码器脉冲计数算法，能得出机头所在的相对位置，那么主控板就能控制机头来回的距离和位置了。

  横机的主电机控制就不详细的介绍了，主要是以前的记录里没有拍照和记录，大概就是控制织布的机头左右来回移动的主电机，还有布织出来以后在下面把它卷起来的电机，忘记是不是叫罗拉了。

  这是在调试主板时，自己用扎带绑的板子，缓慢的演示出正确的动作，说明机头的移动控制、位置的采集都非常正确！

  机头动作和往复移动基本功能完成！下面就是要和上位机做交互了，这一点也是最考验团队合作能力的，因为这里要联调和沟通的细节太多了，我们在做485通信时就遇到了很多bug：

  找问题呗，示波器一对，好多问题就清楚了，最后不管怎么样，总能找到应对方案。

  在那个又冷又饿，月黑风高的夜晚，我们那位老师傅也来了，进行了一次阶段性的联调，想做好一件事，真的很苦，晚饭也是在一个破车间里凑合的：

  直到半夜，我们还在检查问题，几百根线都是手焊的，那个查起来真是要人命，还好有信念：

  经过几个月的努力，成功的织出了一块布，但项目还是中断了，以失败告终，因为发现水太深，要织出合格的布来，上层的应用有大量的工作要做，我的小伙伴没那么多精力和时间去做了，上几个我设计的界面：

  这次的失败经历是美好的回忆，中间也有不少辛酸，太多的工作量，调试过程中难以统计的问题解决。

  尽管最后我没有实现一个完美的织布机控制管理系统，但我完成了demo，验证了一块布的诞生过程，总得来说，是个不错的体验，我一定要珍藏这块布。