倍捻設備群生產過程信息化管理

周鑫 蔡志端 馬陳燕 倪建中

摘 ?要：倍捻機是紡織行業中重要的加工設備，為了實現對倍捻機的信息化管理，提高企業生產效率與信息化管理水平，設計倍捻機狀態信息采集、統計分析的設備群信息化管理系統。每臺倍捻機通過傳感器、控制器和以太網等實現設備運行狀態信息的采集與數據庫存儲。基于組態王軟件和.NET技術實現設備斷紗次數、斷紗時間、停機時間、停機次數、運轉率等運行狀態圖表化顯示及統計報表生成。

關鍵詞：紡織企業;倍捻設備群;以太網;數據分析

中圖分類號：TS132.227.3 ? ? ?文獻標識碼：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

倍捻機是紡織行業中重要的加工設備，其功能是將多股單紗通過加捻粘合成股線，增強原紗的性能，滿足工藝要求。隨著自動化與信息化技術不斷發展，近年來，國內倍捻機的智能化水平也得到快速提升，各種先進的倍捻設備不斷問世，如臺達和悅達公司研制開發了各種先進的紡織生產設備。這些生產設備可實現設備生產狀態在線檢測、數據分析等信息化管理功能[1，2]。然而，目前我國許多紡織企業還處于轉型升級階段，企業面臨著設備較傳統、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，積極提升企業技術升級改造，推進自動化和信息化發展也是目前紡織行業面臨的挑戰。倍捻設備在生產過程中，由于張力控制或電機控制不恰當等因素，將會導致斷線、停機等故障。當設備出現故障時，車間操作工作需要及時排除故障，恢復設備正常生產，否則將影響企業生產[4]。為提升企業生能效率、產品質量和信息化管理水平等，企業管理者需要掌握設備的生產信息和狀態。比如單臺設備、車間或整個企業在不同時間段中產量、設備運轉率、設備工作時長、斷紗、停機狀態等。通過這些生產信息，可對數據進行分析處理，企業可實時了解企業運行狀況，對車間工人工作情況、原材料質量和倍捻設備都具有監管功能，也可為管理層提供決策支持的基礎。

1 ?系統設計

1.1 ?設備生產狀態信息采集

設備群生產狀態信息采集結構框圖如圖1所示。倍捻設備生產狀態信息包括紗線張力、電機速度、紗線斷線、設備停機等。這些狀態信息都需要通過傳感器進行檢測，所以需要在倍捻機中安裝相應傳感及其測量電路。斷線與停機檢測方法可參考文獻[4]，速度檢測可采用霍爾傳感器或者編碼器進行測量，張力可采用專用的張力傳感器模塊進行檢測。各傳感器輸出經測量電路進行信號處理，包括濾波、信號放大、電平轉換、限幅等。單片機通過I/O口或者A/D轉換引腳讀取測量電路的輸出值，從而獲取單臺設備的各種運行狀態信息。每個車間內有多臺倍捻設備，每臺設備的控制器通過RS485總線的MODBUS-RTU通信協議將數據上傳至車間總數據采集器，完成整個車間所有設備的狀態信息采集與存儲。整個企業有多個車間，各車間設備狀態信息通過以太網絡上傳至服務器，實現整個企業倍捻設備群運行狀態信息的獲取與存儲[4-8]。

1.2 ?數據統計分析

基于以太網絡完成整個企業設備運行狀態信息的采集，服務器以數據庫的形式將狀態信息進行存儲。服務器基于組態王軟件或者.NET技術可對數據庫中的數據進行分析，生成報表進行輸出和圖表顯示。組態王軟件是一種應用廣泛的工業監控軟件，具有顯示、報表管理、報警事件等各種功能且應用便捷。為了便于對設備管理，需要對每個設備、車間設備或者整個企業的設備按不同的時間段進行數據統計分析和顯示。

1.2.1 ?數據庫設計

無論是對數據進行分析還是圖表顯示，都需要對數據庫進行操作。首先定義ODBC數據源，在電腦硬盤區新建一個Microsoft Access數據庫，取名為設備狀態信息.mdb，并根據需求在數據庫中建立各種數據表，如圖2所示。在ODBC數據源管理器中新建一個數據源，并設置該數據源指向設備狀態信息.mdb數據庫。根據系統需要設定數據庫的字段，部分數據表及字段設計如表1-4所示。

為了保證系統數據中的數據在系統崩潰或硬件故障而造成數據丟失時可以恢復數據庫，可采用備份和日志方式，同時提供角色權限管理。數據備份模式采用數據庫全備份方案，包括數據庫結構、數據庫日志、數據庫表定義信息、數據、數據庫用戶信息、數據庫授權信息等，每次可單獨保存為1個備份文件;利用SQL server的備份功能，建立數據自動備份調度程序，利用SQL server的恢復功能進行數據恢復。

1.2.2 ?統計分析

通過連接數據庫，基于SQL操作和報表生成等指令可對數據進行統計分析及各報表的生成輸出。用戶根據數據日期（本月、三個月、指定時間）、設備數量（單機、多臺設備和車間）、停機斷線間隔（停機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數據進行查詢，生成各類報表，主要包括：

（1）倍捻機停機斷線持續時間＼次數＼運轉率圖表和表格;

（2）倍捻機停機持續時間統計圖表和表格;

（3）倍捻機運轉率圖表和表格;

（4）倍捻機斷線持續時間圖表和表格;

（5）倍捻機斷線次數圖表和表格;

（6）倍捻機月運轉率圖表和表格。

用戶對生成的每一類報表可直接在線打印，也可以將生成的報表導入到其它模版如Excel等。圖3和圖4所示為倍捻機統計分析界面。圖3為設備停機次數、停機時間、斷線次數、斷線時間和運轉率集中統計顯示圖。圖4為單臺設備停車次數單個狀態統計圖。由圖3和圖4可知，數據統計按時間分類統計，時間可設置為一個月、三個月或者任意指定時間;可設置設備數量，可統計單臺設備、任意多臺設備或者整個車間;可設置設備狀態統計條件，如停機時間長度、斷線時間長度等;也可根據企業班制進行統計分析。界面可以圖例的形式實時顯示統計分析報表，也可以生成報表輸出。

2 ?結 ?論

論文針對紡織企業倍捻機設備群監測與管理，基于檢測、網絡和數據庫等技術，研究了設備群網絡化運行狀態數據采集與統計分析系統。該系統可實現對整個企業倍捻機設備主要運行狀態數據進行采集、存儲與共享。系統基于組態軟件或.NET等數據分析功能，可對任意時間段中任意設備組合的生產狀態信息進行統計分析并進行顯示或生成報表。本系統在浙江某企業運行，實踐也證明了系統運行的穩定性和可靠性。系統的應用提升了企業的生產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控制。