针刺机作为无纺布生产的核心装备，其控制系统的稳定性与智能化水平直接影响行业产能与产品质量。随着2025年针刺机行业投资热度的提升，如何通过技术创新提升设备性能成为行业关注焦点。基于此，本文探讨一种融合层次状态机与多线程技术的 STM32 针刺机控制系统设计，该方案通过状态分层与任务分解，有效解决传统控制模式中状态复杂、资源利用率低等问题，为行业技术升级提供新思路。

  一、针刺机系统组成与控制逻辑解析

  针刺机主要由主轴、输入辊、输出辊、托床板与剥网板等部分构成，各组件通过精密配合实现原料针刺加工。其中，针板通过变频器控制三相电机实现针刺动作，输入辊与输出辊负责原料的输送与拉出，托床板和剥网板则通过滑动电阻式位移传感器与继电器开关调整针刺深度和针道宽度。对于配备双主电机与双套托剥网板的异位对刺机型，控制系统需兼容更多控制对象，这对程序的扩展性提出更高要求。该系统将控制逻辑划分为初始、就绪、运行、调试、故障、断电、停机 7 个阶段，各阶段通过状态切换实现整机协同运作，确保从原料输入到成品输出的全流程精准控制。

  二、层次状态机的分层模型构建与状态划分

  《2025-2030年全球及中国针刺机行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出，为解决传统状态机技术在针刺机应用中状态冗余的问题，系统采用分层有限状态模型，将控制逻辑分为主状态层与子状态层。主状态层包含初始、故障、就绪、运行、手动调试、断电、停机 7 个核心状态，负责整机运行阶段的宏观切换。子状态层则针对不同主状态进行细化，例如故障状态细分为故障准备状态与故障工作状态，后者进一步拆解为急停、报警、停机等 5 个次级子状态;就绪状态扩展为错误检查、托剥网板运动控制、针道宽度调整等 10 个子状态，并可继续向下细分至叶子状态。这种单根树状结构使事件处理更具针对性，底层叶子节点专注于具体控制策略，上层主状态则负责全局调度，形成 “分层管理、逐层细化” 的控制架构。

  三、主状态层与子状态层的程序控制逻辑实现

  主状态层的状态转移由主控逻辑线程负责，通过定义 7 个主状态(s₀至 s₆)与 10 类事件(e₀至 e₉)、8 种动作(a₀至 a₇)，构建状态转移二维表。例如，就绪状态(s₂)在接收到整机启动指令(e₄)时，触发整机启动检查与运行动作(a₂)并切换至运行状态(s₃);当系统处于运行状态(s₃)或手动调试状态(s₄)时，若发生断电事件(e₈)，则统一跳转至断电状态(s₅)执行数据保护动作(a₆)。子状态层以运行状态为例，其控制逻辑从错误检查状态开始，依次执行托剥网板运动控制、整机运行等子状态，通过层级化的状态转移，将复杂控制任务拆解为可调度的小型单元，提升 CPU 资源利用率。

  四、系统性能优势与行业应用价值

  该控制系统通过层次状态机与多线程技术的结合，实现了三大核心突破：一是将耗时操作分解为小片任务，避免单一任务长期占用 CPU，使资源利用率提升 30% 以上;二是通过主状态层与子状态层的分级管理，将传统平面化的复杂状态转化为树状结构，状态数量减少约 40%，程序维护难度显著降低;三是模块化设计赋予系统强扩展性，可轻松兼容双套托剥网板等复杂机型的控制需求。经工厂车间预刺机多次调试验证，系统在稳定性、响应速度与故障处理效率方面表现优异，为针刺机智能化升级奠定基础。

  总结而言，面对2025年针刺机行业投资带来的技术升级需求，基于层次状态机的 STM32 控制系统通过创新的分层架构与多线程协同机制，有效解决了传统控制方案的痛点。其在提升设备性能、降低开发成本的同时，为后续接入工业物联网、实现远程监控与智能化生产预留了技术接口。随着行业向自动化、互联化方向发展，该技术有望成为针刺机领域技术迭代的重要驱动力，助力企业在市场竞争中构建核心优势。