台达细纱机信息化系统提升纺纱工厂整体效益

• 关键词：细纱机信息化系统,控制方案
• 作者：梁庆华 杨彦龙
• 摘要：为了提升纺纱工厂整体效益，客户需要一套高性价比、可靠性高、易于操作的信息系统，台达细纱机信息化系统可以使客户容易的实现机台的管理、全车间整体监控、工艺参数修改、生产报表统计等功能。

       人力成本的上升、原材料价格的上涨以及人民币汇率的不断提升，不断的挤压纺织、服装市场的利润空间，如何减少劳动力的使用量、减少机台的停车时间、提升机台的使用效率成为工厂管理者迫在眉睫的问题。

       某客户细纱机车间共计拥有110台机台，实行三班工作制，每天都需要人员到机台上抄写产量数据，然后输入到Excel表格中进行统计，数据的准确性、实时性较差；同时为了防止操作工擅自修改工艺参数，需要工艺员定时对现场机台的参数进行定时巡检；另外纱线品种变更时，需要对到车间对每个机台的参数进行一一调整，费时费力，机台出现故障时，无法及时了解到，降低了机台的使用效率。为了提升纺纱工厂整体效益，客户需要一套高性价比、可靠性高、易于操作的信息系统，台达细纱机信息化系统可以使客户容易的实现机台的管理、全车间整体监控、工艺参数修改、生产报表统计等功能。

1、 解决方案

       客户机台的细纱机采用的是台达的控制方案，为“文本+PLC+PLC”的方式，文本采用DVP-TP04AS2，PLC采用DVP 24ES，而变频器采用台达专为纺织行业涉及的无散热风扇的平板机型VFD-B-P系列变频器，如图1所示。

 
图1  系统结构图

       由于原本机台上选择的PLC为只有两个通讯口的DVP ES系列，而在机台上因需要和文本显示器及变频器通讯，因此PLC的两个通讯口均已被占用，而文本显示器除去与PLC通讯的RS232接口，仍然有一个RS-485通讯接口空闲，因此选择此485通讯口为数据机台数据的采集和修改接口，无需再增加额外的数据采集器，节省了客户的投入成本。

       根据数据的采集流程，信息系统分成三层，如图2所示，自下而上依次为：
       1）设备层：机台的文本显示器对PLC进行读写控制；
       2）数据交换层：数据交换层的PLC与各个机台的文本显示器进行数据交换；
       3）信息层：PC的数据读写模块对与数据交换层PLC进行数据交换。

图2 系统架构图

1.1 设备层

       采用Modbus方式通讯，将机台上所需要读写的工艺参数进行搬移、集中化处理，减少不连续地址读写带来的低效率，每个机台需要读取的参数达到90个字，写入达到20个字。

1.2 数据交换层

       在数据交换层中，用台达DVP 28SV作为主站，对机台的TP文本显示器直接进行数据的读取和写入。主从PLC的通讯协议采用PLC-Link进行，PLC-Link是台达基于Modbus开发的一种通讯方式，具备从站自动侦测功能，从站断线提示，从站数据交换指示等功能，一个主站最多可以和32台PLC从站进行数据交换，通讯速度最高可达115kbps，每次最大读取字数100个，最大写入字数100个。

       考虑到读写周期，每个数据交换层的PLC连接11个机台。整个车间的所有机台参数可在不到2秒内完成参数的读取。

1.3 信息层

       信息层通过工业以太网进行数据交换，工业以太网凭借高速、易于扩展等特点，吸引越来越多用户，本项目中主要采用Modbus TCP协议，数据交换层的PLC可通过左侧扩展的以太网模块DVP EN01，与工控机进行数据交换。

       信息系统的软件主要由8个功能块组成：
       1）设备管理模块：可对设备的型号、规格等参数进行统一管理；
       2）数据交换模块：数据采集模块用于获取设备的产量、工艺参数、报警信息等信息，用于产品全程追溯；
       3）图形化监控模块：将采集模块采集到的数据进行通过文字、表格、图片等方式显示，通过模块可监控到车间每一个机台的生产信息，包括机台的运行电流、当前产量、运行时间等，通过图形、动画的方式，还可更直观地反应生产现场的信息；
       4）参数管理模块：可以在进行产品切换时进行，对工艺参数进行批量修改；
       5）报表统计模块：报表功能可以根据客户设定，定时生成日报、周报、月报等，格式与Excel完全兼容；
       6）数据库模块：用于存储产量等关键数据，以便报表统计模块调用；
       7）Web监视模块：用户可在局域网内通过网页的方式进行了解车间的生产状况；
       8）报警模块：可实时显示机台的报警状况，并追溯报警历史。

图3  机台参数监视画面

 
图4 工艺参数设置画面

图5 生产报表模块

2  实施结果

        通过细纱机信息系统，客户可深切的感受到信息化带来的好处。
       1）取消了每天产量数据抄写、输入，取而代之的是报表统计功能，节省了劳动力的使用量，同时减少人为的误差。
       2）取消了工艺人员的参数巡检，节省了时间，产品的质量有更大的保障。
       3）而参数管理模块以避免了更改参数时逐一修改造成的时间浪费，通过配方的方式进行参数的修改，减少了更换品种所需要的时间，使得生产更加的灵活。
       4）对于设备而言，若出现故障问题时，可以第一时间赶到现场，减少设备停机时间，同时机台的故障记录可作为设备维护保养的依据。

 
图6 项目实施后现场车间

       目前，台达细纱机信息化系统已经在国内的部分纺纱厂开始启用，很好地解决了纺织企业生产作业过程和管理的问题，为企业精简管理人员、提高产品质量、优化生产调度提供了可靠的依据，给企业带来良好的社会和经济效益。