周鑫 蔡志端 馬陳燕 倪建中

摘 ?要：倍捻機(jī)是紡織行業(yè)中重要的加工設(shè)備，為了實(shí)現(xiàn)對倍捻機(jī)的信息化管理，提高企業(yè)生產(chǎn)效率與信息化管理水平，設(shè)計(jì)倍捻機(jī)狀態(tài)信息采集、統(tǒng)計(jì)分析的設(shè)備群信息化管理系統(tǒng)。每臺倍捻機(jī)通過傳感器、控制器和以太網(wǎng)等實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息的采集與數(shù)據(jù)庫存儲?；诮M態(tài)王軟件和.NET技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備斷紗次數(shù)、斷紗時(shí)間、停機(jī)時(shí)間、停機(jī)次數(shù)、運(yùn)轉(zhuǎn)率等運(yùn)行狀態(tài)圖表化顯示及統(tǒng)計(jì)報(bào)表生成。

關(guān)鍵詞：紡織企業(yè);倍捻設(shè)備群;以太網(wǎng);數(shù)據(jù)分析

中圖分類號：TS132.227.3 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）12-0145-04

Abstract：Double twister is an important processing equipment in textile industry. In order to realize the information management of double twister and improve the production efficiency and information management level of enterprises，an information management system of equipment group for state information collection and statistical analysis of double twister is designed. Each double twister collects and stores the information of equipment running status and data through sensors，controllers and ethernet. Based on Kingview software and .NET technology，the graphical display and statistical report generation of equipment running status such as broken yarn number，broken yarn time，shutdown time，shutdown times and operation rate are realized.

Keywords：textile enterprises;twisting equipment group;ethernet;data analysis

0 ?引 ?言

倍捻機(jī)是紡織行業(yè)中重要的加工設(shè)備，其功能是將多股單紗通過加捻粘合成股線，增強(qiáng)原紗的性能，滿足工藝要求。隨著自動化與信息化技術(shù)不斷發(fā)展，近年來，國內(nèi)倍捻機(jī)的智能化水平也得到快速提升，各種先進(jìn)的倍捻設(shè)備不斷問世，如臺達(dá)和悅達(dá)公司研制開發(fā)了各種先進(jìn)的紡織生產(chǎn)設(shè)備。這些生產(chǎn)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)設(shè)備生產(chǎn)狀態(tài)在線檢測、數(shù)據(jù)分析等信息化管理功能[1，2]。然而，目前我國許多紡織企業(yè)還處于轉(zhuǎn)型升級階段，企業(yè)面臨著設(shè)備較傳統(tǒng)、自動化與信息化水平不高、智能管理程度低等各方面的問題[3，4]。所以，積極提升企業(yè)技術(shù)升級改造，推進(jìn)自動化和信息化發(fā)展也是目前紡織行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)。倍捻設(shè)備在生產(chǎn)過程中，由于張力控制或電機(jī)控制不恰當(dāng)?shù)纫蛩兀瑢?dǎo)致斷線、停機(jī)等故障。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，車間操作工作需要及時(shí)排除故障，恢復(fù)設(shè)備正常生產(chǎn)，否則將影響企業(yè)生產(chǎn)[4]。為提升企業(yè)生能效率、產(chǎn)品質(zhì)量和信息化管理水平等，企業(yè)管理者需要掌握設(shè)備的生產(chǎn)信息和狀態(tài)。比如單臺設(shè)備、車間或整個(gè)企業(yè)在不同時(shí)間段中產(chǎn)量、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率、設(shè)備工作時(shí)長、斷紗、停機(jī)狀態(tài)等。通過這些生產(chǎn)信息，可對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，企業(yè)可實(shí)時(shí)了解企業(yè)運(yùn)行狀況，對車間工人工作情況、原材料質(zhì)量和倍捻設(shè)備都具有監(jiān)管功能，也可為管理層提供決策支持的基礎(chǔ)。

1 ?系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 ?設(shè)備生產(chǎn)狀態(tài)信息采集

設(shè)備群生產(chǎn)狀態(tài)信息采集結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。倍捻設(shè)備生產(chǎn)狀態(tài)信息包括紗線張力、電機(jī)速度、紗線斷線、設(shè)備停機(jī)等。這些狀態(tài)信息都需要通過傳感器進(jìn)行檢測，所以需要在倍捻機(jī)中安裝相應(yīng)傳感及其測量電路。斷線與停機(jī)檢測方法可參考文獻(xiàn)[4]，速度檢測可采用霍爾傳感器或者編碼器進(jìn)行測量，張力可采用專用的張力傳感器模塊進(jìn)行檢測。各傳感器輸出經(jīng)測量電路進(jìn)行信號處理，包括濾波、信號放大、電平轉(zhuǎn)換、限幅等。單片機(jī)通過I/O口或者A/D轉(zhuǎn)換引腳讀取測量電路的輸出值，從而獲取單臺設(shè)備的各種運(yùn)行狀態(tài)信息。每個(gè)車間內(nèi)有多臺倍捻設(shè)備，每臺設(shè)備的控制器通過RS485總線的MODBUS-RTU通信協(xié)議將數(shù)據(jù)上傳至車間總數(shù)據(jù)采集器，完成整個(gè)車間所有設(shè)備的狀態(tài)信息采集與存儲。整個(gè)企業(yè)有多個(gè)車間，各車間設(shè)備狀態(tài)信息通過以太網(wǎng)絡(luò)上傳至服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)倍捻設(shè)備群運(yùn)行狀態(tài)信息的獲取與存儲[4-8]。

1.2 ?數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

基于以太網(wǎng)絡(luò)完成整個(gè)企業(yè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息的采集，服務(wù)器以數(shù)據(jù)庫的形式將狀態(tài)信息進(jìn)行存儲。服務(wù)器基于組態(tài)王軟件或者.NET技術(shù)可對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，生成報(bào)表進(jìn)行輸出和圖表顯示。組態(tài)王軟件是一種應(yīng)用廣泛的工業(yè)監(jiān)控軟件，具有顯示、報(bào)表管理、報(bào)警事件等各種功能且應(yīng)用便捷。為了便于對設(shè)備管理，需要對每個(gè)設(shè)備、車間設(shè)備或者整個(gè)企業(yè)的設(shè)備按不同的時(shí)間段進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和顯示。

1.2.1 ?數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

無論是對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析還是圖表顯示，都需要對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作。首先定義ODBC數(shù)據(jù)源，在電腦硬盤區(qū)新建一個(gè)Microsoft Access數(shù)據(jù)庫，取名為設(shè)備狀態(tài)信息.mdb，并根據(jù)需求在數(shù)據(jù)庫中建立各種數(shù)據(jù)表，如圖2所示。在ODBC數(shù)據(jù)源管理器中新建一個(gè)數(shù)據(jù)源，并設(shè)置該數(shù)據(jù)源指向設(shè)備狀態(tài)信息.mdb數(shù)據(jù)庫。根據(jù)系統(tǒng)需要設(shè)定數(shù)據(jù)庫的字段，部分?jǐn)?shù)據(jù)表及字段設(shè)計(jì)如表1-4所示。

為了保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)在系統(tǒng)崩潰或硬件故障而造成數(shù)據(jù)丟失時(shí)可以恢復(fù)數(shù)據(jù)庫，可采用備份和日志方式，同時(shí)提供角色權(quán)限管理。數(shù)據(jù)備份模式采用數(shù)據(jù)庫全備份方案，包括數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫日志、數(shù)據(jù)庫表定義信息、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫用戶信息、數(shù)據(jù)庫授權(quán)信息等，每次可單獨(dú)保存為1個(gè)備份文件;利用SQL server的備份功能，建立數(shù)據(jù)自動備份調(diào)度程序，利用SQL server的恢復(fù)功能進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)。

1.2.2 ?統(tǒng)計(jì)分析

通過連接數(shù)據(jù)庫，基于SQL操作和報(bào)表生成等指令可對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及各報(bào)表的生成輸出。用戶根據(jù)數(shù)據(jù)日期（本月、三個(gè)月、指定時(shí)間）、設(shè)備數(shù)量（單機(jī)、多臺設(shè)備和車間）、停機(jī)斷線間隔（停機(jī)大于指定分鐘和斷線大于指定分鐘）、班次（班制和班次）等方式對存儲的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，生成各類報(bào)表，主要包括：

（1）倍捻機(jī)停機(jī)斷線持續(xù)時(shí)間＼次數(shù)＼運(yùn)轉(zhuǎn)率圖表和表格;

（2）倍捻機(jī)停機(jī)持續(xù)時(shí)間統(tǒng)計(jì)圖表和表格;

（3）倍捻機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率圖表和表格;

（4）倍捻機(jī)斷線持續(xù)時(shí)間圖表和表格;

（5）倍捻機(jī)斷線次數(shù)圖表和表格;

（6）倍捻機(jī)月運(yùn)轉(zhuǎn)率圖表和表格。

用戶對生成的每一類報(bào)表可直接在線打印，也可以將生成的報(bào)表導(dǎo)入到其它模版如Excel等。圖3和圖4所示為倍捻機(jī)統(tǒng)計(jì)分析界面。圖3為設(shè)備停機(jī)次數(shù)、停機(jī)時(shí)間、斷線次數(shù)、斷線時(shí)間和運(yùn)轉(zhuǎn)率集中統(tǒng)計(jì)顯示圖。圖4為單臺設(shè)備停車次數(shù)單個(gè)狀態(tài)統(tǒng)計(jì)圖。由圖3和圖4可知，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)按時(shí)間分類統(tǒng)計(jì)，時(shí)間可設(shè)置為一個(gè)月、三個(gè)月或者任意指定時(shí)間;可設(shè)置設(shè)備數(shù)量，可統(tǒng)計(jì)單臺設(shè)備、任意多臺設(shè)備或者整個(gè)車間;可設(shè)置設(shè)備狀態(tài)統(tǒng)計(jì)條件，如停機(jī)時(shí)間長度、斷線時(shí)間長度等;也可根據(jù)企業(yè)班制進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。界面可以圖例的形式實(shí)時(shí)顯示統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表，也可以生成報(bào)表輸出。

2 ?結(jié) ?論

論文針對紡織企業(yè)倍捻機(jī)設(shè)備群監(jiān)測與管理，基于檢測、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，研究了設(shè)備群網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對整個(gè)企業(yè)倍捻機(jī)設(shè)備主要運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲與共享。系統(tǒng)基于組態(tài)軟件或.NET等數(shù)據(jù)分析功能，可對任意時(shí)間段中任意設(shè)備組合的生產(chǎn)狀態(tài)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并進(jìn)行顯示或生成報(bào)表。本系統(tǒng)在浙江某企業(yè)運(yùn)行，實(shí)踐也證明了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。系統(tǒng)的應(yīng)用提升了企業(yè)的生產(chǎn)效率與信息化管理水平。

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作者簡介：周鑫（1997-），男，漢族，安徽巢湖人，本科，研究方向：電氣工程及其自動化;通訊作者：蔡志端（1978-），男，漢族，江西吉安人，副教授，研究方向：鋰離子電池管理、功率變換器故障診斷與容錯(cuò)控制。