摘要：本文主要介紹了研華自動(dòng)化在紡織行業(yè)客制化提出的解決方案，以PCI-1240產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念為核心，結(jié)合紡織客戶實(shí)際所需軟硬件要求，深入淺出闡明基于PC-Base架構(gòu)控制器所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)能。

1 引言

18世紀(jì)第一次工業(yè)革命，全新開啟了人類由工廠傳統(tǒng)工業(yè)轉(zhuǎn)為機(jī)械自動(dòng)工業(yè)的大局面，在后來(lái)的兩百年之間，再度經(jīng)歷了第二次、第三次的工業(yè)革命，隨著科技日新月異的變遷，各種生產(chǎn)工藝的深度不斷的提高，同時(shí)也隨著市場(chǎng)強(qiáng)勢(shì)的需求提升而出現(xiàn)大幅度的改進(jìn)，也滿足了所有的需求者！

歷經(jīng)工業(yè)革命之后，各種有助于提升生產(chǎn)設(shè)備的工藝被提出并進(jìn)行倡導(dǎo)，藉由高科技的提倡使得質(zhì)量與產(chǎn)能的潛力被激發(fā)！而在所有對(duì)工藝生產(chǎn)的需求中，紡織相關(guān)產(chǎn)業(yè)的需求最為明確與急迫，依照不同階段而產(chǎn)生出不同的生產(chǎn)設(shè)備，例如：通用工業(yè)縫紉機(jī)（平縫機(jī)、包縫機(jī)、鏈?zhǔn)娇p紉機(jī)、繃縫機(jī)）、專業(yè)縫紉機(jī)（套結(jié)機(jī)、釘扣機(jī)、鎖眼機(jī)、撬邊機(jī)、躺袖機(jī)）和裝飾用縫紉機(jī)（曲折縫機(jī)、月牙機(jī)、抽褶機(jī)、裝飾線機(jī)、繡花機(jī)）等等設(shè)備因應(yīng)市場(chǎng)需要而上市，要如何讓這些生產(chǎn)設(shè)備滿足實(shí)際生活的需求與期望，在下文中會(huì)有簡(jiǎn)單說(shuō)明。

此篇文章將針對(duì)專業(yè)工業(yè)用縫紉機(jī)項(xiàng)目來(lái)做說(shuō)明。不同于商業(yè)用途縫紉機(jī)，這些設(shè)備必須被要求夜以繼日不間斷工作，其具備工藝包含平縫、包縫、鏈?zhǔn)娇p紉、繃縫機(jī)縫紉等多樣式功能?；仡檪鹘y(tǒng)的生產(chǎn)模式，仰賴大量的人工來(lái)達(dá)成所需要的產(chǎn)能，但生產(chǎn)時(shí)效與質(zhì)量往往不能被企業(yè)主所掌握，需依靠長(zhǎng)期積累的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)來(lái)傳承技術(shù)或評(píng)估產(chǎn)能，但是在需求與技術(shù)飛速發(fā)展的現(xiàn)在，卻無(wú)法做出及時(shí)反饋，終致被淘汰。

故利用新技術(shù)從而開發(fā)出新機(jī)種，以滿足各種功能是必然的趨勢(shì)。近幾年藉由嵌入式的軟硬件相繼開發(fā)上市，使得現(xiàn)代的工業(yè)縫紉機(jī)可以具備豐富的顯示、復(fù)雜的運(yùn)算、繁瑣的運(yùn)動(dòng)控制，并具備大容量的儲(chǔ)存環(huán)境來(lái)儲(chǔ)存更多樣式（pattern）設(shè)定，同時(shí)允許快速樣式轉(zhuǎn)換操作。對(duì)于研華自動(dòng)化而言，其具備二十多年的行業(yè)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合最高端與最穩(wěn)定的嵌入式軟硬件技術(shù)，融入客戶的實(shí)際產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)出更適合于客戶所需要的工業(yè)計(jì)算機(jī)縫紉機(jī)，并將產(chǎn)品客制化，融入新的工藝外型，更輕易進(jìn)行系統(tǒng)整合及提升集成的可靠性。

目前我們將工業(yè)用縫紉機(jī)進(jìn)行如下歸類：套結(jié)機(jī)、釘扣機(jī)、鎖眼機(jī)、撬邊機(jī)、躺袖機(jī)..等等，均需集成多種工藝以及簡(jiǎn)化操作流程，但使以上生產(chǎn)設(shè)備大多是安置生活環(huán)境及教育程度較為落后的地方，在操作環(huán)境與人員素質(zhì)很難到達(dá)要求，所以嚴(yán)苛的產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)環(huán)境的穩(wěn)定程度將是所有生產(chǎn)廠商關(guān)注的問題。

2． 需求

近十年來(lái)，由簡(jiǎn)單的PLC加繼電器的整體方案，逐漸轉(zhuǎn)為單芯片集成方案，經(jīng)過(guò)市場(chǎng)多年的需求考慮及演進(jìn)之后，再區(qū)隔成高端與低端兩部分的專業(yè)控制器產(chǎn)品，先前以單芯片所集成的高端控制器所開發(fā)出的縫紉機(jī)，發(fā)現(xiàn)由于工業(yè)用縫紉機(jī)因?yàn)榻Y(jié)合諸多的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，故會(huì)遭遇到驅(qū)動(dòng)電機(jī)所產(chǎn)生的機(jī)構(gòu)共振，使傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制器無(wú)法發(fā)揮可靠效能。

高端集成則基于基礎(chǔ)工藝概念再結(jié)合嵌入式軟硬件，并融入在研華所擅長(zhǎng)的工業(yè)等級(jí)的電路集成工藝與防護(hù)設(shè)計(jì)，研華提出了以PC/104為集成總線架構(gòu)并提供外殼的專業(yè)工業(yè)等級(jí)PC-Base控制器，不同于一般PCI 卡可能從插槽松脫的疑慮，若是考慮具備防震特點(diǎn)的CompactPCI 總線總成，對(duì)此種低成本與高效能的縫紉機(jī)行業(yè)而言又太昂貴。

針對(duì)產(chǎn)業(yè)特性，羅列出行業(yè)必須具備的四個(gè)特點(diǎn)：

‧ 新系統(tǒng)需具備儲(chǔ)存能力，來(lái)儲(chǔ)存更多樣式的程序，還必須具備快速變換樣式的程序能力。
‧ 新系統(tǒng)應(yīng)為嵌入式無(wú)風(fēng)扇計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，方可輕易從遠(yuǎn)程總設(shè)計(jì)處計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序透過(guò)各種通訊接口來(lái)達(dá)成轉(zhuǎn)換圖型與程序。
‧ 專用縫紉機(jī)需要三個(gè)移動(dòng)伺服主控制軸，還需要一到三軸周邊搭配功能步進(jìn)軸，并具備更多的數(shù)字量輸出入接口作傳感狀態(tài)的收集與控制。
‧ 新系統(tǒng)應(yīng)為嵌入式無(wú)風(fēng)扇計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，減少系統(tǒng)因風(fēng)扇質(zhì)量與散熱與積塵等等問題而導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。

3. 系統(tǒng)圖

4. 系統(tǒng)描述

研華PCI-1240為研華銷售多年的熱消產(chǎn)品，口碑與高質(zhì)量穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)控制集成為產(chǎn)業(yè)首選，研華的研發(fā)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)將該卡片再重新設(shè)計(jì)調(diào)適為PC/104接口之電路，集成設(shè)計(jì)融入PC/104特點(diǎn)具備更強(qiáng)的抗震與抗噪聲，并以高穩(wěn)定度寬溫的x86處理器，ADAM-5510M作為根基，制作出PC/104 框架的主機(jī)板。主機(jī)板還配備RAM 與內(nèi)建的防震閃存，其中閃存用來(lái)儲(chǔ)存ROM DOS、縫紉程序與精選的樣式。插入延伸儲(chǔ)存體區(qū)塊，并利用DOS 指令加載樣式即可更換樣式。

除了主要的控制箱以外，還有集成兩個(gè)重要的系統(tǒng)，一個(gè)是腳踏控制單元與縫紉機(jī)機(jī)頭同步定位器，另外一個(gè)是具備功能按鍵的LCD顯示屏。

此系統(tǒng)包含一組功能按鍵的LCD顯示屏，透過(guò)抗干擾RS-422接口作獨(dú)立顯示與操作的LCD人機(jī)接口。

透過(guò)結(jié)合腳踏板控制單元 由控制器所控制的高速平縫機(jī)要求電機(jī)在150～4500r/min范圍內(nèi)可調(diào)適，并且能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)停針位、撥線、剪線功能。當(dāng)然，縫紉機(jī)作出這些動(dòng)作都是要在作業(yè)員的具體操作下完成的，腳踏板控制單元在縫紉機(jī)系統(tǒng)中起的作用為︰作為電機(jī)的啟動(dòng)信號(hào)，速度給定信號(hào)以及剪線信號(hào)的發(fā)生控制單元。

電源相關(guān)配套設(shè)計(jì)上，考慮到全球的不同工作電壓與電源噪聲過(guò)濾而設(shè)計(jì)，使得該控制器足以平穩(wěn)的運(yùn)作在全球各地不同的工作電壓之下。

時(shí)間就是金錢，原本藉助半自動(dòng)操作方式，來(lái)完成一件完整樣式的衣服約需30 秒，但不含袖子部位，需再考慮袖子工藝要在第二臺(tái)機(jī)器完成。再備妥織線并從控制器主存儲(chǔ)器中儲(chǔ)存的數(shù)百種樣式選出一種后（縫紉速度由計(jì)算機(jī)控制，并根據(jù)布料厚度、所需的針腳長(zhǎng)度與使用者設(shè)定的速度限制來(lái)設(shè)定?？p紉中與縫紉后，LCD屏幕會(huì)顯示縫線類型、縫線長(zhǎng)度、針腳數(shù)目與其它縫紉數(shù)據(jù)。），實(shí)際上作業(yè)員只需按一個(gè)按扭即可開始縫紉工藝的程序演示。透過(guò)多軸的客制化的PCI-1240做集成，一軸用來(lái)旋轉(zhuǎn)衣服，第二軸則用來(lái)上下移動(dòng)針頭，第三軸則提供衣服邊緣的松緊帶，第四，五軸則針對(duì)織線的繞結(jié)與裁剪。

5. 結(jié)論

歸納上述所有的流程與軟硬件必須具備的特點(diǎn)，我們可以很清楚的看出PC-Base架構(gòu)的控制器，其所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益，將是傳統(tǒng)的專用控制器的多倍效果。
‧ 生產(chǎn)率比其它專用系統(tǒng)增加30% 以上
‧ 改善縫紉質(zhì)量并提高一致性
‧ 機(jī)器操作簡(jiǎn)單且結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，可防止震動(dòng)與機(jī)器撞擊
‧ 作業(yè)員很快就上手，縮短學(xué)習(xí)曲線
‧ 從計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序輸出后樣式文件后不需要再轉(zhuǎn)譯