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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(duì)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(tái)倍捻機(jī)通過(guò)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(kù)存儲(chǔ)?；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

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(guò)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(dòng)化與信息化技術(shù)不斷發(fā)展，近年來(lái)，國(guó)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(wèn)世，如臺(tái)達(dá)和悅達(dá)公司研制開(kāi)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(cè)、數(shù)據(jù)分析等信息化管理功能[1，2]。然而，目前我國(guó)許多紡織企業(yè)還處于轉(zhuǎn)型升級(jí)階段，企業(yè)面臨著設(shè)備較傳統(tǒng)、自動(dòng)化與信息化水平不高、智能管理程度低等各方面的問(wèn)題[3，4]。所以，積極提升企業(yè)技術(shù)升級(jí)改造，推進(jìn)自動(dòng)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(guò)程中，由于張力控制或電機(jī)控制不恰當(dāng)?shù)纫蛩?，將?huì)導(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(tái)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(zhǎng)、斷紗、停機(jī)狀態(tài)等。通過(guò)這些生產(chǎn)信息，可對(duì)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(duì)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(guò)傳感器進(jìn)行檢測(cè)，所以需要在倍捻機(jī)中安裝相應(yīng)傳感及其測(cè)量電路。斷線與停機(jī)檢測(cè)方法可參考文獻(xiàn)[4]，速度檢測(cè)可采用霍爾傳感器或者編碼器進(jìn)行測(cè)量，張力可采用專用的張力傳感器模塊進(jìn)行檢測(cè)。各傳感器輸出經(jīng)測(cè)量電路進(jìn)行信號(hào)處理，包括濾波、信號(hào)放大、電平轉(zhuǎn)換、限幅等。單片機(jī)通過(guò)I/O口或者A/D轉(zhuǎn)換引腳讀取測(cè)量電路的輸出值，從而獲取單臺(tái)設(shè)備的各種運(yùn)行狀態(tài)信息。每個(gè)車間內(nèi)有多臺(tái)倍捻設(shè)備，每臺(tái)設(shè)備的控制器通過(guò)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(chǔ)。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(guò)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(chǔ)。

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(kù)的形式將狀態(tài)信息進(jìn)行存儲(chǔ)。服務(wù)器基于組態(tài)王軟件或者.NET技術(shù)可對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)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(duì)設(shè)備管理，需要對(duì)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(kù)設(shè)計(jì)

無(wú)論是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析還是圖表顯示，都需要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作。首先定義ODBC數(shù)據(jù)源，在電腦硬盤(pán)區(qū)新建一個(gè)MicrosoftAccess數(shù)據(jù)庫(kù)，取名為設(shè)備狀態(tài)信息.mdb，并根據(jù)需求在數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)。根據(jù)系統(tǒng)需要設(shè)定數(shù)據(jù)庫(kù)的字段。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(kù)，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(kù)全備份方案，包括數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)日志、數(shù)據(jù)庫(kù)表定義信息、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫(kù)用戶信息、數(shù)據(jù)庫(kù)授權(quán)信息等，每次可單獨(dú)保存為1個(gè)備份文件；利用SQLserver的備份功能，建立數(shù)據(jù)自動(dòng)備份調(diào)度程序，利用SQLserver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(guò)連接數(shù)據(jù)庫(kù)，基于SQL操作和報(bào)表生成等指令可對(duì)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(tái)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(duì)存儲(chǔ)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(duì)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(tái)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(tái)設(shè)備、任意多臺(tái)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(zhǎng)度、斷線時(shí)間長(zhǎng)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(duì)紡織企業(yè)倍捻機(jī)設(shè)備群監(jiān)測(cè)與管理，基于檢測(cè)、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)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(duì)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(chǔ)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(duì)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。

作者:周鑫 蔡志端 馬陳燕 倪建中 單位:湖州師范學(xué)院