1、引言 意大利SSD公司的花式捻線機為80年代的產(chǎn)品，該機工藝設(shè)計比較合理，驅(qū)動和機械系統(tǒng)完善，加捻質(zhì)量高。但其控制系統(tǒng)采用單片機實現(xiàn)，年代較久，故障率高，加之缺少備件，維護非常困難。為充分發(fā)揮設(shè)備的作用，我們采用工控機代替單片機對其控制系統(tǒng)進行技術(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。同時利用工控機的通信聯(lián)網(wǎng)功能和企業(yè)已有的計算機網(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中大量設(shè)備實時運行數(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，用來防止裝飾線脫落。捻線機應(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)筒合為一道進行生產(chǎn)。具體成線過程如圖1所示：芯線與飾線分別經(jīng)由A、B羅拉進入空心管，空心錠上的加固線亦被拉入，三根線通過管中凹槽進入針頭加捻，生成捻線。羅拉D通過上下移動的鋼領(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 成線工藝簡圖 2.2 捻線機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 捻線機控制器要輸入各種傳感檢測儀器信號及人工操作指令并加以處理，以便精確控制各個電機的轉(zhuǎn)速，協(xié)調(diào)各機構(gòu)同步。原有的單片機控制系統(tǒng)維護困難，人機界面操作不便，編制卷繞程序比較麻煩。而工控機引入可以有效克服上述不足。工控機通用性好，配置靈活，維修方便，環(huán)境適應(yīng)性強，可靠性高，接口和聯(lián)網(wǎng)通信功能完善。因此，我們用工控機取代了原有的單片機控制單元，同時原有的外圍接口電路全部用工控機的各種模塊代替。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。 圖2 捻線機控制系統(tǒng) 系統(tǒng)的驅(qū)動部分采用多電機分散驅(qū)動，各電機轉(zhuǎn)速通過工控機D/A接口模塊輸出，由驅(qū)動電路帶動直流伺服電動機，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，上馬達(dá)控制空心錠轉(zhuǎn)速，并通過轉(zhuǎn)速箱控制鋼領(lǐng)板升降。各電機轉(zhuǎn)速由測速光碼盤反饋至工控機，然后由工控機完成調(diào)速任務(wù)，以確保錠子，羅拉，鋼領(lǐng)板等傳動系統(tǒng)的同步。各種開關(guān)量信號如啟動、停車、鋼領(lǐng)板上下限及各種保護信號經(jīng)由I/O電隔離輸入模塊采集，各種異常報警信號由光電隔離模塊輸出，通過聲光報警。 2.3 工控機軟件設(shè)計 工控機軟件的設(shè)計直接影響系統(tǒng)的效率和成線質(zhì)量，必須滿足控制系統(tǒng)對實時性、可靠性、靈活性的要求。系統(tǒng)采用C語言進行開發(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、實時時鐘中斷處理程序和數(shù)據(jù)管理與通信程序等。系統(tǒng)實現(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，動態(tài)的顯示各種參數(shù)的變化。針對原系統(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。主菜單包括運行菜單、花捻程序菜單、卷繞程序菜單、監(jiān)控機器菜單、自動診斷菜單等。 （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行參數(shù)，完成后保存在硬盤上，供后續(xù)紡紗使用。在運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)，即可啟動工作程序。 （3）監(jiān)控程序中，系統(tǒng)對現(xiàn)場狀態(tài)數(shù)據(jù)實時采集處理，在屏幕上同步顯示各電機給定轉(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)前運行的上位置和下位置等。所有數(shù)據(jù)均實時傳送給數(shù)據(jù)服務(wù)器，本機僅保留近期的數(shù)據(jù)資料。 （4）自動診斷功能檢測并顯示所有I/O口的工作狀態(tài)、給定馬達(dá)的D/A值等，便于機器維護。 （5）保護報警功能。程序?qū)Φ綦姡姍C異常等均作了中斷調(diào)用，以便及時處理。對鋼領(lǐng)板上下越限及各種參數(shù)異常情況進行聲光報警，緊急情況下設(shè)備進行停車保護。 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) 原有的捻線機控制系統(tǒng)只是單機運行，設(shè)備大量運行數(shù)據(jù)難以用于管理。在捻線機控制器成功改造的基礎(chǔ)上，針對企業(yè)管理要求，我們將工控機控制系統(tǒng)與企業(yè)的計算機網(wǎng)絡(luò)相連，將紡紗車間的計算機進行組網(wǎng)。如圖3所示：紡紗車間共有兩臺捻線機，各由一臺工控機控制，另配備一臺工控機對車間的其它設(shè)備進行監(jiān)控，各工控機將所有采集數(shù)據(jù)包括捻線機的設(shè)備狀況、產(chǎn)量、品種、工藝參數(shù)、異常報警信息等數(shù)據(jù)實時轉(zhuǎn)存于車間的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。紡紗車間服務(wù)器通過交換機接入企業(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，對客戶機發(fā)出的數(shù)據(jù)存取請求給與及時處理。這種模式提供了一個較理想的分布環(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C/S模式，企業(yè)的管理部門通過網(wǎng)絡(luò)可以及時查詢所需資料。由此，車間的實時控制系統(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)庫應(yīng)用程序?qū)徏嗆囬g的生產(chǎn)情況進行統(tǒng)計，詳細(xì)記錄不同班組操作人員的產(chǎn)量能耗等工況，并按期生成日報、月報和年報等各種管理報表，供客戶端查詢。數(shù)據(jù)庫軟件選用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)庫的交互，數(shù)據(jù)庫的訪問技術(shù)有很多，本系統(tǒng)采用ADO。ADO的主要優(yōu)點是易于使用、效率高、內(nèi)存占用少，并提供了對基于C/S和基于Web應(yīng)用程序的強有力支持，是最終的應(yīng)用層數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)。ADO主要包括七個對象和四個集合，對象可以在所有支持COM和OLE的平臺上使用。它的核心對象是Connection、Recordset、Command。Connection對象包含了初始和建立連接的機制，Command對象執(zhí)行命令，如查詢、更新等，Recordset用來操作和查看查詢結(jié)果。 4、結(jié)束語 整個系統(tǒng)已經(jīng)過長期運行，性能穩(wěn)定，達(dá)到了設(shè)計改造的要求。同時，通過管理網(wǎng)可對設(shè)備運行的情況進行及時的了解，方便了管理，提高了企業(yè)的信息化水平。