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                       本文介紹了工控機在花式捻線機控制器改造上的應用，及其如何將生產設備的控制系統與企業的管理信息系統（MIS）相結合，以實現紡紗車間的信息化管理。 
 
 
    1、引言

    意大利SSD公司的花式捻線機為80年代的產品，該機工藝設計比較合理，驅動和機械系統完善，加捻質量高。但其控制系統采用單片機實現，年代較久，故障率高，加之缺少備件，維護非常困難。為充分發揮設備的作用，我們采用工控機代替單片機對其控制系統進行技術改造。改造后的系統不但保持了控制系統原有功能，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網功能和企業已有的計算機網絡，組建了紡紗車間的信息管理系統，有效的利用了工控機中大量設備實時運行數據，提高了企業信息化管理水平。

    2、控制系統改造

    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；最外側則為加固線，用來防止裝飾線脫落。捻線機應用空心錠子加捻的原理，將傳統紡織花式線所需的四道工序—紡紗、初捻、二次加捻、絡筒合為一道進行生產。具體成線過程如圖1所示：芯線與飾線分別經由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板將捻線均勻繞在環錠上。成線質量的好壞很大程度上是由其控制系統決定的。

圖1 成線工藝簡圖

    2.2 捻線機控制系統結構

    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速，協調各機構同步。原有的單片機控制系統維護困難，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，環境適應性強，可靠性高，接口和聯網通信功能完善。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。系統結構如圖2所示。

圖2 捻線機控制系統

    系統的驅動部分采用多電機分散驅動，各電機轉速通過工控機D/A接口模塊輸出，由驅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。下馬達控制環錠轉動，上馬達控制空心錠轉速，并通過轉速箱控制鋼領板升降。各電機轉速由測速光碼盤反饋至工控機，然后由工控機完成調速任務，以確保錠子，羅拉，鋼領板等傳動系統的同步。各種開關量信號如啟動、停車、鋼領板上下限及各種保護信號經由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 工控機軟件設計

    工控機軟件的設計直接影響系統的效率和成線質量，必須滿足控制系統對實時性、可靠性、靈活性的要求。系統采用C語言進行開發，軟件主要模塊包括數據采集和處理程序、控制算法程序、實時時鐘中斷處理程序和數據管理與通信程序等。系統實現的主要功能如下：

    （1）主程序界面以直觀的畫面顯示工藝生產流程，動態的顯示各種參數的變化。針對原系統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，根據生產要求輸入新工藝的運行參數，完成后保存在硬盤上，供后續紡紗使用。在運行菜單中選擇所需的花捻程序及輸入相應的工藝參數，即可啟動工作程序。

    （3）監控程序中，系統對現場狀態數據實時采集處理，在屏幕上同步顯示各電機給定轉速，當前轉速，鋼領板當前位置、節升、當前節升數、鋼領板當前運行的上位置和下位置等。所有數據均實時傳送給數據服務器，本機僅保留近期的數據資料。

    （4）自動診斷功能檢測并顯示所有I/O口的工作狀態、給定馬達的D/A值等，便于機器維護。

    （5）保護報警功能。程序對掉電，電機異常等均作了中斷調用，以便及時處理。對鋼領板上下越限及各種參數異常情況進行聲光報警，緊急情況下設備進行停車保護。

    3、系統與企業MIS網的結合

    3.1 網絡結構

    原有的捻線機控制系統只是單機運行，設備大量運行數據難以用于管理。在捻線機控制器成功改造的基礎上，針對企業管理要求，我們將工控機控制系統與企業的計算機網絡相連，將紡紗車間的計算機進行組網。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備進行監控，各工控機將所有采集數據包括捻線機的設備狀況、產量、品種、工藝參數、異常報警信息等數據實時轉存于車間的數據庫服務器。紡紗車間服務器通過交換機接入企業MIS網。

圖3 企業網絡結構圖

    服務器端操作系統選用性能穩定的Windows NT4.0，對服務器的訪問采用Client/Server模式。C/S模式將處理功能分為兩部分，Client承擔應用方面的專門任務，Server主要用于數據處理，對客戶機發出的數據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境，有利于發揮各自的處理能力，消除了不必要的網絡傳輸負擔，因而得到廣泛應用。通過C/S模式，企業的管理部門通過網絡可以及時查詢所需資料。由此，車間的實時控制系統與企業的管理信息系統相互滲透，彼此結合，構建了車間的自動化信息處理系統，提升了企業的管理水平。

    3.2 數據訪問技術

    服務器端的數據庫應用程序對紡紗車間的生產情況進行統計，詳細記錄不同班組操作人員的產量能耗等工況，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。數據庫軟件選用SQL SERVER 7.0，系統采用VB6.0開發。

    軟件開發的關鍵是與數據庫的交互，數據庫的訪問技術有很多，本系統采用ADO。ADO的主要優點是易于使用、效率高、內存占用少，并提供了對基于 C/S和基于Web應用程序的強有力支持，是最終的應用層數據接口標準。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對象執行命令，如查詢、更新等，Recordset用來操作和查看查詢結果。

    4、結束語

    整個系統已經過長期運行，性能穩定，達到了設計改造的要求。同時，通過管理網可對設備運行的情況進行及時的了解，方便了管理，提高了企業的信息化水平。