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    1、引言

    意大利SSD公司的花式捻線機(jī)為80年代的產(chǎn)品，該機(jī)工藝設(shè)計(jì)比較合理，驅(qū)動(dòng)和機(jī)械系統(tǒng)完善，加捻質(zhì)量高。但其控制系統(tǒng)采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，年代較久，故障率高，加之缺少備件，維護(hù)非常困難。為充分發(fā)揮設(shè)備的作用，我們采用工控機(jī)代替單片機(jī)對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。改造后的系統(tǒng)不但保持了控制系統(tǒng)原有功能，而且操作方便，界面友好，獲得了比較好的效果。同時(shí)利用工控機(jī)的通信聯(lián)網(wǎng)功能和企業(yè)已有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，組建了紡紗車間的信息管理系統(tǒng)，有效的利用了工控機(jī)中大量設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，提高了企業(yè)信息化管理水平。

    2、控制系統(tǒng)改造

    2.1 成線流程簡(jiǎn)介

    花式線通常由三部分組成，即芯線、裝飾線、加固線。中間是芯線；之外為裝飾線，用以形成多種花樣及色彩；最外側(cè)則為加固線，用來(lái)防止裝飾線脫落。捻線機(jī)應(yīng)用空心錠子加捻的原理，將傳統(tǒng)紡織花式線所需的四道工序―紡紗、初捻、二次加捻、絡(luò)筒合為一道進(jìn)行生產(chǎn)。具體成線過(guò)程如圖1所示：芯線與飾線分別經(jīng)由A、B羅拉進(jìn)入空心管，空心錠上的加固線亦被拉入，三根線通過(guò)管中凹槽進(jìn)入針頭加捻，生成捻線。羅拉D通過(guò)上下移動(dòng)的鋼領(lǐng)板將捻線均勻繞在環(huán)錠上。成線質(zhì)量的好壞很大程度上是由其控制系統(tǒng)決定的。

圖1 成線工藝簡(jiǎn)圖

    2.2 捻線機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    捻線機(jī)控制器要輸入各種傳感檢測(cè)儀器信號(hào)及人工操作指令并加以處理，以便精確控制各個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，協(xié)調(diào)各機(jī)構(gòu)同步。原有的單片機(jī)控制系統(tǒng)維護(hù)困難，人機(jī)界面操作不便，編制卷繞程序比較麻煩。而工控機(jī)引入可以有效克服上述不足。工控機(jī)通用性好，配置靈活，維修方便，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可靠性高，接口和聯(lián)網(wǎng)通信功能完善。因此，我們用工控機(jī)取代了原有的單片機(jī)控制單元，同時(shí)原有的外圍接口電路全部用工控機(jī)的各種模塊代替。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 捻線機(jī)控制系統(tǒng)

    系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)部分采用多電機(jī)分散驅(qū)動(dòng)，各電機(jī)轉(zhuǎn)速通過(guò)工控機(jī)D/A接口模塊輸出，由驅(qū)動(dòng)電路帶動(dòng)直流伺服電動(dòng)機(jī)，分別控制羅拉A、B、C、D和上、下馬達(dá)。下馬達(dá)控制環(huán)錠轉(zhuǎn)動(dòng)，上馬達(dá)控制空心錠轉(zhuǎn)速，并通過(guò)轉(zhuǎn)速箱控制鋼領(lǐng)板升降。各電機(jī)轉(zhuǎn)速由測(cè)速光碼盤反饋至工控機(jī)，然后由工控機(jī)完成調(diào)速任務(wù)，以確保錠子，羅拉，鋼領(lǐng)板等傳動(dòng)系統(tǒng)的同步。各種開關(guān)量信號(hào)如啟動(dòng)、停車、鋼領(lǐng)板上下限及各種保護(hù)信號(hào)經(jīng)由I/O電隔離輸入模塊采集，各種異常報(bào)警信號(hào)由光電隔離模塊輸出，通過(guò)聲光報(bào)警。

    2.3 工控機(jī)軟件設(shè)計(jì)

    工控機(jī)軟件的設(shè)計(jì)直接影響系統(tǒng)的效率和成線質(zhì)量，必須滿足控制系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性、可靠性、靈活性的要求。系統(tǒng)采用C語(yǔ)言進(jìn)行開發(fā)，軟件主要模塊包括數(shù)據(jù)采集和處理程序、控制算法程序、實(shí)時(shí)時(shí)鐘中斷處理程序和數(shù)據(jù)管理與通信程序等。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能如下：

    （1）主程序界面以直觀的畫面顯示工藝生產(chǎn)流程，動(dòng)態(tài)的顯示各種參數(shù)的變化。針對(duì)原系統(tǒng)全英文界面操作不便的情況，全部采用中文菜單和中文操作提示信息。主菜單包括運(yùn)行菜單、花捻程序菜單、卷繞程序菜單、監(jiān)控機(jī)器菜單、自動(dòng)診斷菜單等。

    （2）花捻程序菜單與卷繞程序菜單中可以查看修改原有的花捻和卷繞程序。同時(shí)提供了編制新品種紗型的功能，在輸入界面按照屏幕提示，根據(jù)生產(chǎn)要求輸入新工藝的運(yùn)行參數(shù)，完成后保存在硬盤上，供后續(xù)紡紗使用。在運(yùn)行菜單中選擇所需的花捻程序及輸入相應(yīng)的工藝參數(shù)，即可啟動(dòng)工作程序。

    （3）監(jiān)控程序中，系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集處理，在屏幕上同步顯示各電機(jī)給定轉(zhuǎn)速，當(dāng)前轉(zhuǎn)速，鋼領(lǐng)板當(dāng)前位置、節(jié)升、當(dāng)前節(jié)升數(shù)、鋼領(lǐng)板當(dāng)前運(yùn)行的上位置和下位置等。所有數(shù)據(jù)均實(shí)時(shí)傳送給數(shù)據(jù)服務(wù)器，本機(jī)僅保留近期的數(shù)據(jù)資料。

    （4）自動(dòng)診斷功能檢測(cè)并顯示所有I/O口的工作狀態(tài)、給定馬達(dá)的D/A值等，便于機(jī)器維護(hù)。

    （5）保護(hù)報(bào)警功能。程序?qū)Φ綦姡姍C(jī)異常等均作了中斷調(diào)用，以便及時(shí)處理。對(duì)鋼領(lǐng)板上下越限及各種參數(shù)異常情況進(jìn)行聲光報(bào)警，緊急情況下設(shè)備進(jìn)行停車保護(hù)。

    3、系統(tǒng)與企業(yè)MIS網(wǎng)的結(jié)合

    3.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

    原有的捻線機(jī)控制系統(tǒng)只是單機(jī)運(yùn)行，設(shè)備大量運(yùn)行數(shù)據(jù)難以用于管理。在捻線機(jī)控制器成功改造的基礎(chǔ)上，針對(duì)企業(yè)管理要求，我們將工控機(jī)控制系統(tǒng)與企業(yè)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相連，將紡紗車間的計(jì)算機(jī)進(jìn)行組網(wǎng)。如圖3所示：紡紗車間共有兩臺(tái)捻線機(jī)，各由一臺(tái)工控機(jī)控制，另配備一臺(tái)工控機(jī)對(duì)車間的其它設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，各工控機(jī)將所有采集數(shù)據(jù)包括捻線機(jī)的設(shè)備狀況、產(chǎn)量、品種、工藝參數(shù)、異常報(bào)警信息等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)存于車間的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。紡紗車間服務(wù)器通過(guò)交換機(jī)接入企業(yè)MIS網(wǎng)。

圖3 企業(yè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

    服務(wù)器端操作系統(tǒng)選用性能穩(wěn)定的Windows NT4.0，對(duì)服務(wù)器的訪問采用Client/Server模式。C/S模式將處理功能分為兩部分，Client承擔(dān)應(yīng)用方面的專門任務(wù)，Server主要用于數(shù)據(jù)處理，對(duì)客戶機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)存取請(qǐng)求給與及時(shí)處理。這種模式提供了一個(gè)較理想的分布環(huán)境，有利于發(fā)揮各自的處理能力，消除了不必要的網(wǎng)絡(luò)傳輸負(fù)擔(dān)，因而得到廣泛應(yīng)用。通過(guò)C/S模式，企業(yè)的管理部門通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以及時(shí)查詢所需資料。由此，車間的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)與企業(yè)的管理信息系統(tǒng)相互滲透，彼此結(jié)合，構(gòu)建了車間的自動(dòng)化信息處理系統(tǒng)，提升了企業(yè)的管理水平。

    3.2 數(shù)據(jù)訪問技術(shù)

    服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序?qū)徏嗆囬g的生產(chǎn)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，詳細(xì)記錄不同班組操作人員的產(chǎn)量能耗等工況，并按期生成日?qǐng)?bào)、月報(bào)和年報(bào)等各種管理報(bào)表，供客戶端查詢。數(shù)據(jù)庫(kù)軟件選用SQL SERVER 7.0，系統(tǒng)采用VB6.0開發(fā)。

    軟件開發(fā)的關(guān)鍵是與數(shù)據(jù)庫(kù)的交互，數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問技術(shù)有很多，本系統(tǒng)采用ADO。ADO的主要優(yōu)點(diǎn)是易于使用、效率高、內(nèi)存占用少，并提供了對(duì)基于C/S和基于Web應(yīng)用程序的強(qiáng)有力支持，是最終的應(yīng)用層數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)。ADO主要包括七個(gè)對(duì)象和四個(gè)集合，對(duì)象可以在所有支持COM和OLE的平臺(tái)上使用。它的核心對(duì)象是Connection、Recordset、Command。Connection對(duì)象包含了初始和建立連接的機(jī)制，Command對(duì)象執(zhí)行命令，如查詢、更新等，Recordset用來(lái)操作和查看查詢結(jié)果。

    4、結(jié)束語(yǔ)

    整個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行，性能穩(wěn)定，達(dá)到了設(shè)計(jì)改造的要求。同時(shí)，通過(guò)管理網(wǎng)可對(duì)設(shè)備運(yùn)行的情況進(jìn)行及時(shí)的了解，方便了管理，提高了企業(yè)的信息化水平。