USTER細紗單錠檢測裝置的應用實踐

高 陽 黃 兵 王小惠 章美云

(江蘇大生集團有限公司，江蘇南通，226002)

目前紡紗企業在細紗工序大多采用人工巡檢的方式發現紡紗斷頭，如果未及時處理斷頭，就會繼續造成原材料的消耗。為了及時快速處理斷頭，就得增加用工或提高工人勞動強度。根據以往的研究表明，細紗工序30%～35%的斷頭是由5%的錠子造成的。由此可見，細紗工序中需要有一種輔助類的產品，及時發現斷頭錠位，并進行數據匯總分析，進而提高產品質量、減少損耗、提高工人勞動效率。細紗單錠檢測產品應運而生，它的主要目的就是及時找到斷頭，減少紗線斷頭時間，提高工人的勞動效率。而在實際應用中還可與工廠的智能控制與監控相連，實時監控每個錠子的情況，為集中控制、優化管理提供有力的支持，在降低消耗、減少用工、優化管理等方面為企業提供幫助，實現紡紗自動化和智能化[1-4]?，F以我公司使用的USTER細紗單錠檢測裝置為例，介紹其使用情況。

1 USTER細紗單錠檢測裝置

1.1 主要組成部分

USTER細紗單錠檢測裝置主要部件如圖1所示。

如圖1所示，其主要部件有Sentinel工作站(PC端)、控制器、傳感器(單錠傳感器、主軸傳感器、前羅拉傳感器、落紗傳感器)、警示燈、電能表、溫濕度計等，目前多家廠家逐步推出粗紗自停裝置與單錠檢測配套，進一步提高單錠檢測利用效率。

當檢測到斷頭或弱捻等信號，反饋到控制器，其對應的LED燈做出相應指示，指引擋車工或機修工進行處理，這些信號傳輸到PC端和智能終端匯總，方便管理人員進一步分析。

圖1 USTER細紗單錠檢測裝置示意圖

1.2 檢測原理

細紗機單錠檢測裝置原理是檢測鋼絲圈在鋼領上的運轉情況，以此來反饋紡紗斷頭、弱捻等情況。目前主要分為光電式和電磁式兩種形式。光電式即通過光電感應鋼絲圈的運轉速度，從而檢測每個錠子的運轉情況；電磁式是通過安裝在每個錠子上的磁性傳感器檢測鋼絲圈的運轉速度，從而檢測每個錠子的運轉情況。光電式和電磁式單錠檢測的優劣如下。

光電式單錠檢測的優點是光電感應探頭可距離鋼領和鋼絲圈有一定的距離，擋車工接頭操作方便。缺點是受周邊壞境如車間溫濕度、飛花等影響較大，如果鋼絲圈與鋼領顏色較接近，可能會出現誤報的情況，而且當前光電式傳感器成本較高。

電磁式單錠檢測的優點是受車間環境影響較小，通用性強且成本較低。缺點是電磁感應導致鋼領和鋼絲圈距離較近，容易使得鋼絲圈磁化，并吸附在檢測頭上面，不便擋車工接頭；同時由于磁化效應改變紗線在鋼絲圈中的運行通道，可能影響紗線質量。

2 USTER細紗單錠檢測裝置的應用

2.1 對車間的生產監控

單錠檢測裝置可實時監控細紗機臺生產情況，通過檢測斷頭、鏈狀斷頭、空錠、弱捻等，結合LED燈和粗紗自停裝置的反饋，讓細紗擋車工和機修工有目的地處理相應的錠子，提高生產效率。

單錠檢測裝置可實時監控車間溫濕度情況，通過每臺車上的溫濕度計，為車間空調系統提供更加詳實的數據。

單錠檢測裝置可實時監控機臺能耗，通過各個機臺能耗對比，可以直接反映出不同機臺的電耗信息。

2.2 輔助車間生產管理

2.2.1在員工考核方面

通過單錠檢測裝置匯總在PC端的數據，例如對平均落紗時間、平均接頭時間、換粗紗時間、產量等，可實現對擋車工的考核。

通過單錠檢測裝置匯總在PC端的數據，例如對斷頭率、惡劣錠子等，可實現對機修工的考核。

2.2.2在工藝與計劃方面

對工藝而言，通過單錠檢測裝置匯總在PC端的數據，例如對千錠時斷頭、溫濕度曲線、鋼絲圈周期、錠速曲線、能耗曲線等數據進行分析，可以優選出最佳錠速曲線、最佳鋼絲圈周期等工藝。

對計劃而言，通過單錠檢測裝置匯總的數據，可以預測粗紗了機時間。

3 模糊聚類分析

對于紡紗車間而言，一個班組的考核或者一種最佳工藝是由多個因素決定的，僅從各個單一影響因素來評價其優良是不合理的，因此需要通過綜合的方法來判定整體優良。而優良判定具有一定的模糊性，需要從多角度、全方位來比較分析。通過采用模糊分析法來判定，可以把復雜問題簡單化，便于進一步分析。本文通過優選最佳運轉班組的案例來進一步說明[5-6]。

一般情況下，車間運轉分為甲、乙、丙三班，運轉班組在傳統考核中，一般以產量對班組進行考核，但產量不僅受到擋車工所在的運轉班組的影響，同時也受到機臺檢修等情況的影響，因此通過產量無法量化對班組的考核，且沒有說服依據。細紗機的運轉，除檢修外，主要分為正常紡紗、落紗、了機三個階段。因此，通過單錠檢測裝置中平均接頭時間、平均落紗時間、平均了機時間等數據，可以直接對班組進行考核且更有說服依據。

3.1 建立評價因素結合

一段時間內，甲、乙、丙三個運轉班的平均接頭時間、平均落紗時間、平均了機時間見表1。

表1 班組運轉情況單位：min

班組平均接頭時間平均落紗時間平均了機時間甲班乙班丙班13.412.813.84.44.64.5504745

在此案例考核中，只考慮平均接頭時間、平均落紗時間、平均了機時間的影響，因此構成紗線性能的向量Ui=(Ui1,Ui2,...,Uij)。其中i為班組號，i=1、2、3，分別代表甲、乙、丙，Uij為第i班組的第j項指標，j=1,2,3。所構成的矩陣U為：

其中矩陣從上到下，從第1至第3分別代表甲、乙、丙三班。從左到右分別代表平均接頭時間、平均落紗時間、平均了機時間。

3.2 建立評判矩陣R

由于各個指標量綱和數量級均不同，為了簡化研究，消除之間的差異，在利用數學模型進行分析時，需要對數據進行模糊化處理。本文選用極差規格化的方法，對數據進行處理，具體公式如下。

(1)

其中，當Ui=Umin時，U=0；當Ui=Umax時，U=1。

(2)

其中，當Ui=Umin時，U=1；當Ui=Umax時，U=0。

當使用公式(1)時，測試指標與性能呈正相關；當使用公式(2)時，指標與性能呈現負相關。

對于平均接頭時間、平均落紗時間和平均了機時間而言，指標越小性能越好，因此采用公式(2)處理，處理后的矩陣R為：

3.3 綜合評判計算與結論

由于平均接頭時間、平均落紗時間和平均了機時間都是班組考核重要的性能參數，因此在制定權重系數時均設定為0.33、0.33、0.33(該系數可按車間實際情況進行調整)，則可以確定權重系數B=(0.33,0.33,0.33)。

通過確定各項指標的權重比例及經過規格化處理的矩陣U，可以計算出所需的綜合評判矩陣A。

A=R×B

從上述計算可以看出，在甲、乙、丙三班的綜合考核中，乙班最優，丙班其次，甲班再次。

從上述案例可以看出，通過模糊判定，可以更加細化各個指標，進行綜合判定。按照此類方法，還可以通過單錠檢測進行,例如優選最佳鋼絲圈周期、最佳錠速等方法。

4 結語

細紗單錠檢測裝置的出現是紡織行業大數據智能化生產的體現，其可分為光電式和電磁式兩種形式，在實際應用中各有優勢。通過實踐證明，細紗單錠檢測裝置的應用可為細紗車間減少用工，優化人員、工藝、計劃管理，為提高生產效率提供了一條新的途徑。進一步利用單錠檢測的數據，通過建立如模糊聚類分析之類的數據模型，可以使車間得到更優化的管理。因此，紡紗車間還需更好的開發應用其功能，使其發揮更大的作用。