倍捻設備群生產(chǎn)過程信息化管理研究
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摘要：倍捻機是紡織行業(yè)中重要的加工設備，為了實現(xiàn)對倍捻機的信息化管理，提高企業(yè)生產(chǎn)效率與信息化管理水平，設計倍捻機狀態(tài)信息采集、統(tǒng)計分析的設備群信息化管理系統(tǒng)。每臺倍捻機通過傳感器、控制器和以太網(wǎng)等實現(xiàn)設備運行狀態(tài)信息的采集與數(shù)據(jù)庫存儲。基于組態(tài)王軟件和.NET技術實現(xiàn)設備斷紗次數(shù)、斷紗時間、停機時間、停機次數(shù)、運轉(zhuǎn)率等運行狀態(tài)圖表化顯示及統(tǒng)計報表生成。
關鍵詞：紡織企業(yè)；倍捻設備群；以太網(wǎng)；數(shù)據(jù)分析
0引言
倍捻機是紡織行業(yè)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(fā)展，近年來，國內(nèi)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(fā)了各種先進的紡織生產(chǎn)設備。這些生產(chǎn)設備可實現(xiàn)設備生產(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)技術升級改造，推進自動化和信息化發(fā)展也是目前紡織行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)。倍捻設備在生產(chǎn)過程中，由于張力控制或電機控制不恰當?shù)纫蛩兀瑢е聰嗑€、停機等故障。當設備出現(xiàn)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(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)管理者需要掌握設備的生產(chǎn)信息和狀態(tài)。比如單臺設備、車間或整個企業(yè)在不同時間段中產(chǎn)量、設備運轉(zhuǎn)率、設備工作時長、斷紗、停機狀態(tài)等。通過這些生產(chǎn)信息，可對數(shù)據(jù)進行分析處理，企業(yè)可實時了解企業(yè)運行狀況，對車間工人工作情況、原材料質(zhì)量和倍捻設備都具有監(jiān)管功能，也可為管理層提供決策支持的基礎。
1系統(tǒng)設計
1.1設備生產(chǎn)狀態(tài)信息采集
設備群生產(chǎn)狀態(tài)信息采集結構框圖如圖1所示。倍捻設備生產(chǎn)狀態(tài)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(tài)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(jīng)測量電路進行信號處理，包括濾波、信號放大、電平轉(zhuǎn)換、限幅等。單片機通過I/O口或者A/D轉(zhuǎn)換引腳讀取測量電路的輸出值，從而獲取單臺設備的各種運行狀態(tài)信息。每個車間內(nèi)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(xié)議將數(shù)據(jù)上傳至車間總數(shù)據(jù)采集器，完成整個車間所有設備的狀態(tài)信息采集與存儲。整個企業(yè)有多個車間，各車間設備狀態(tài)信息通過以太網(wǎng)絡上傳至服務器，實現(xiàn)整個企業(yè)倍捻設備群運行狀態(tài)信息的獲取與存儲。
1.2數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析
基于以太網(wǎng)絡完成整個企業(yè)設備運行狀態(tài)信息的采集，服務器以數(shù)據(jù)庫的形式將狀態(tài)信息進行存儲。服務器基于組態(tài)王軟件或者.NET技術可對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行分析，生成報表進行輸出和圖表顯示。組態(tài)王軟件是一種應用廣泛的工業(yè)監(jiān)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(yè)的設備按不同的時間段進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和顯示。
1.2.1數(shù)據(jù)庫設計
無論是對數(shù)據(jù)進行分析還是圖表顯示，都需要對數(shù)據(jù)庫進行操作。首先定義ODBC數(shù)據(jù)源，在電腦硬盤區(qū)新建一個MicrosoftAccess數(shù)據(jù)庫，取名為設備狀態(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數(shù)據(jù)源，并設置該數(shù)據(jù)源指向設備狀態(tài)信息.mdb數(shù)據(jù)庫。根據(jù)系統(tǒng)需要設定數(shù)據(jù)庫的字段。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)丟失時可以恢復數(shù)據(jù)庫，可采用備份和日志方式，同時提供角色權限管理。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)庫結構、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)庫授權信息等，每次可單獨保存為1個備份文件；利用SQLserver的備份功能，建立數(shù)據(jù)自動備份調(diào)度程序，利用SQLserver的恢復功能進行數(shù)據(jù)恢復。
1.2.2統(tǒng)計分析
通過連接數(shù)據(jù)庫，基于SQL操作和報表生成等指令可對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析及各報表的生成輸出。用戶根據(jù)數(shù)據(jù)日期（本月、三個月、指定時間）、設備數(shù)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(chǎn)數(shù)據(jù)進行查詢，生成各類報表，主要包括：（1）倍捻機停機斷線持續(xù)時間\次數(shù)\運轉(zhuǎn)率圖表和表格；（2）倍捻機停機持續(xù)時間統(tǒng)計圖表和表格；（3）倍捻機運轉(zhuǎn)率圖表和表格；（4）倍捻機斷線持續(xù)時間圖表和表格；（5）倍捻機斷線次數(shù)圖表和表格；（6）倍捻機月運轉(zhuǎn)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(tǒng)計分析界面。圖3為設備停機次數(shù)、停機時間、斷線次數(shù)、斷線時間和運轉(zhuǎn)率集中統(tǒng)計顯示圖。圖4為單臺設備停車次數(shù)單個狀態(tài)統(tǒng)計圖。由圖3和圖4可知，數(shù)據(jù)統(tǒng)計按時間分類統(tǒng)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(shù)量，可統(tǒng)計單臺設備、任意多臺設備或者整個車間；可設置設備狀態(tài)統(tǒng)計條件，如停機時間長度、斷線時間長度等；也可根據(jù)企業(yè)班制進行統(tǒng)計分析。界面可以圖例的形式實時顯示統(tǒng)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(yè)倍捻機設備群監(jiān)測與管理，基于檢測、網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫等技術，研究了設備群網(wǎng)絡化運行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與統(tǒng)計分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實現(xiàn)對整個企業(yè)倍捻機設備主要運行狀態(tài)數(shù)據(jù)進行采集、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，可對任意時間段中任意設備組合的生產(chǎn)狀態(tài)信息進行統(tǒng)計分析并進行顯示或生成報表。本系統(tǒng)在浙江某企業(yè)運行，實踐也證明了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。系統(tǒng)的應用提升了企業(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:湖州師范學院
