CN102433629A - 纺纱机的监控***及方法 - Google Patents

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杨彦龙
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Abstract

本发明提出了一种纺纱机的监控***，其包含可编程逻辑控制器以及变频器。纺纱机所需操作电流的电流波动值是在一取样期间经取样而得。当纺纱机的电流波动值小于预设容许电流波动值时，可编程逻辑控制器控制变频器驱使纺纱机停止运转。根据本发明所提出的纺纱机的监控***及方法，可以避免纺纱机处于空载的情形导致生产效率降低，更可以促使对纱线用量或长度进行计量的仪器所显示的数值，与实际生产出来的纺纱数量接近，让产品数量与计数值能够互相匹配，进一步方便管控。此外，更可省去大量监视装置的设置，节省成本，符合经济效益。

Description

纺纱机的监控***及方法
技术领域
本发明是有关于一种监控***及方法，且特别是有关于一种用于监控纺纱机的监控***及方法。
背景技术
在今日业界均为节省人力的目的下，纺纱的动作均已由工作人员操作纺纱机(或细纱机)来进行，当纺纱的动作进行至一定程度时，工作人员便需要执行落纱(doffing)工作，对纺纱机上的筒管绕满纱线，以利后续纺纱的动作。
然而，在纺纱进行的过程中，由于人工操作，纱线的使用情况无法实时监测，造成纺纱机处于空载的情形，导致生产效率降低，更使得对纱线用量或长度进行计量的仪器所显示的数值，与实际生产出来的纺纱数量落差相当大，造成产品数量与计数值无法匹配，致使管控不易。
另一方面，上述问题虽然可藉由在机台上设置监视装置(例如：在每个纱锭上配置一个传感器)，以避免机台处于空载的情形，然而，此种作法所需要耗费的成本过高(例如：单一机台上可能需要配置1000个传感器)，不符经济效益，在现实考虑下不易达成。
因此，为了解决上述问题，需要一种更简单且成本更低的方式。
发明内容
本发明内容是关于一种用于监控纺纱机的监控***及方法，藉以解决对纺纱机监控不易的问题。
本发明内容的一实施方式系关于一种纺纱机的监控***，其包含可编程逻辑控制器以及变频器。可编程逻辑控制器用以依据设定信号产生控制信号。变频器电性连接可编程逻辑控制器，并用以依据控制信号驱动纺纱机，其中纺纱机所需操作电流的电流波动值是在一取样期间经取样而得。当纺纱机的该电流波动值小于预设容许电流波动值时，可编程逻辑控制器控制变频器驱使纺纱机停止运转。
在本发明一实施例中，监控***更包含主机，主机与可编程逻辑控制器相互通信而用以产生设定信号。
在本发明另一实施例中，主机是透过第一传输接口与可编程逻辑控制器通信，可编程逻辑控制器是透过第二传输接口与变频器通信，第一传输接口与第二传输接口不相同。
在本发明次一实施例中，上述第一传输接口是传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)或RS232串行端口传输接口，上述第二传输接口是RS485串行端口传输接口。
在本发明又一实施例中，监控***更包含网络网关器，主机透过网络网关器存取可编程逻辑控制器中的数据。
本发明内容的另一实施方式系关于一种纺纱机的监控方法，其包含：在一取样期间对一纺纱机所需操作电流的电流波动值进行取样；比较电流波动值和一预设容许电流波动值；以及当电流波动值小于该预设容许电流波动值时，产生一警示信号。
在本发明一实施例中，监控方法更包含藉由一可编程逻辑控制器依据警示信号控制纺纱机停止运转。
在本发明另一实施例中，监控方法更包含藉由一可编程逻辑控制器依据警示信号控制一变频器，以透过变频器驱使纺纱机停止运转。
在本发明次一实施例中，对纺纱机所需操作电流的电流波动值进行取样的步骤更包含：在取样期间侦测纺纱机操作时所需的最大操作电流以及最小操作电流；以及依据所侦测的最大操作电流与最小操作电流间的差值取得电流波动值。
在本发明又一实施例中，监控方法更包含当电流波动值大于预设容许电流波动值时，持续在下一取样期间对纺纱机所需操作电流的电流波动值进行取样。
根据本发明的技术内容，应用前述纺纱机的监控***及方法，可以避免纺纱机处于空载的情形导致生产效率降低，更可以促使对纱线用量或长度进行计量的仪器所显示的数值，与实际生产出来的纺纱数量接近，让产品数量与计数值能够互相匹配，进一步方便管控。此外，更可省去大量监视装置的设置，节省成本，符合经济效益。
本发明内容旨在提供本揭示内容的简化摘要，以使阅读者对本揭示内容具备基本的理解。此发明内容并非本揭示内容的完整概述，且其用意并非在指出本发明实施例的重要/关键组件或界定本发明的范围。
附图说明
图1是依照本发明实施例绘示一种纺纱机的监控***的示意图。
图2是依照本发明实施例绘示一种纱线张力变化的示意图。
图3是依照本发明实施例绘示一种纺纱机中电流变化曲线的示意图。
图4是依照本发明另一实施例绘示一种监控***的示意图。
图5是依照本发明实施例绘示一种纺纱机的监控方法的流程图。
图6是依照本发明另一实施例绘示一种纺纱机的监控方法的流程图。
【主要组件符号说明】
100、400：监控***
110、430：可编程逻辑控制器
120：变频器
130：纺纱机
135：马达
140、410：主机
420：网络网关器
S502～S508、S602～S614：步骤
具体实施方式
下文系举实施例配合所附图式作详细说明，但所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围，而结构运作的描述非用以限制其执行的顺序，任何由组件重新组合的结构，所产生具有均等功效的装置，皆为本发明所涵盖的范围。此外，图式仅以说明为目的，并未依照原尺寸作图。
关于本文中所使用的“约”、“大约”或“大致”一般通常系指数值的误差或范围于百分的二十以内，较好地是于百分的十以内，而更佳地则是于百分的五以内。文中若无明确说明，其所提及的数值皆视作为近似值，即如“约”、“大约”或“大致”所表示的误差或范围。
另外，关于本文中所使用的“耦接”或“连接”，均可指二或多个组件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，而“耦接”还可指二或多个组件相互操作或动作。
图1是依照本发明实施例绘示一种纺纱机的监控***的示意图。此监控***100包含可编程逻辑控制器(Programmable LogicController，PLC)110以及变频器(Variable-frequency Drive，或称Inverter)120。可编程逻辑控制器110是用以依据设定信号产生控制信号。变频器120电性连接可编程逻辑控制器110，并用以依据可编程逻辑控制器110产生的控制信号来驱动纺纱机130(或细纱机)，主要控制纺纱机130的传动及其电气特性，使得纺纱机130得以顺利进行纺纱操作。
举例来说，可编程逻辑控制器110可依据设定信号(如：设定参数)产生相对应的控制信号(如：控制电流)，使得变频器120于相对应的频率下操作，以驱动纺纱机130中的马达135，致使马达135透过机械机构带动纺纱机130中的锭子(spindle)以及位于前、中、后等不同位置的各个罗拉(roller)，其中锭子可以是纺纱机上加拈卷绕的主要部件的一，其是以两点支承的细长回转轴为主体的组合件。
实际操作中，上述可编程逻辑控制器110可以是具有暂时储存操作端所送出命令的队列功能的可编程逻辑控制器，以供控制指令随时加载于可编程逻辑控制器110中，由可编程逻辑控制器110根据输入的控制指令来控制机器的运作。
其次，当纺纱机130受变频器120驱动时，纺纱机130所需的操作电流会有明显的电流波动，而纺纱机130所需操作电流的电流波动值可在一取样期间经取样而得。具体如下所述。
图2是依照本发明实施例绘示一种纱线张力变化的示意图，图3是依照本发明实施例绘示一种纺纱机中电流变化曲线的示意图。同时参照图2和图3，具体来说，小纱的张力大，中纱的张力小且稳定，而大纱的张力相较于中纱又更为增加，因此在纺纱进行的过程中，可依照小纱、中纱、大纱的张力变化来调控变频器，进而调节锭子的速度，并使得钢领板(ring)在不同时段作上升或下降，以定位于不同的高度(如：动程上部或动程下部)以利进行纺纱，或者可根据纺纱进行的过程中，钢领板在相对应小纱、中纱、大纱等主要位置区段调控变频器设置相应的速度，藉此调节纺纱机进行纺纱的速度(或称车速)。
其次，由于纺纱机在运转过程中，纱线会拖动钢丝圈(ringtraveler)进行回转，如此便需要克服钢丝圈与钢领间的摩擦阻力、导纱钩与与钢丝圈间的阻力及气圈高速旋转时的阻力等，并且随着钢领板的上下运动过程，气圈的大小会出现周期性的变化，纱线的张力也会产生周期性的变化，因此纺纱机在带载或负载运转的情形，相较于纺纱机在空载运转的情形，机台中会有明显的电流波动产生，由图3即可明显看出带载正常运转与空载异常运转的情形下电流波动的不同。
再参照图1，依据上述纺纱机的操作，可在一取样期间侦测纺纱机130操作时所需的最大操作电流以及最小操作电流，以最大操作电流与最小操作电流间的差值作为电流波动值，并对此电流波动值和一预设容许电流波动值作比较，当纺纱机130所需操作电流的电流波动值小于预设容许电流波动值时，可编程逻辑控制器110便控制变频器120驱使纺纱机130停止运转，以避免纺纱机130处于空载异常运转的情形。
在另一实施例中，当纺纱机130所需操作电流的电流波动值小于预设容许电流波动值时，可依此产生警示信号以通知管理者或操作人员知悉，或者可编程逻辑控制器110可依据警示信号自动控制变频器120，以透过变频器120驱使纺纱机130停止运转。
另一方面，当纺纱机130所需操作电流的电流波动值大于预设容许电流波动值时，表示纺纱机130处于带载正常运转的情形，可编程逻辑控制器110则控制变频器120驱使纺纱机130继续运转。
如此一来，便可以避免纺纱机处于空载的情形，同时提高生产效率，方便管控，更可省去大量监视装置的设置，节省成本，符合经济效益。
如图1所示，在一实施例中，监控***100更可包含主机140，其中主机140与可编程逻辑控制器110相互通信，并用以产生设定信号，藉此下达指令给可编程逻辑控制器110。实作上，主机140可以是主控端的服务器(server)，或是以人机接口(Man-MachineInterface，MMI)型式呈现的控制装置，以供管理者或操作人员下达指令进行机械或设备的操作。
在另一实施例中，上述主机140可透过第一传输接口与可编程逻辑控制器110进行通信，可编程逻辑控制器110可透过第二传输接口与变频器120进行通信，且第一传输接口与第二传输接口两者不相同。
实际操作中，主机140可以透过传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)或是具RS232标准的串行端口传输接口与可编程逻辑控制器110进行通信，而可编程逻辑控制器110可以透过具RS485标准的串行端口传输接口与变频器120进行通信。
较佳地，可编程逻辑控制器110与变频器120更可以采用Modbus传输模式来进行数据的传输，其中Modbus数据传输协议是一种串行通信协议，其允许多个设备连接在同一个网络上进行通信，通常用来连接监控计算器和远程终端控制单元(remote terminal unit，RTU)。
图4是依照本发明另一实施例绘示一种监控***的示意图。如图4所示，此监控***400包含主机410、网络网关器420、数个可编程逻辑控制器430以及如图1所示的变频器。主机410透过网络网关器420存取各个可编程逻辑控制器430中的数据，与各个可编程逻辑控制器430相互通信，并用以产生设定信号，藉此下达指令给各个可编程逻辑控制器430。然后，各个可编程逻辑控制器430依据设定信号产生控制信号，变频器依据可编程逻辑控制器430产生的控制信号来驱动纺纱机(或细纱机)，控制纺纱机的传动及其电气特性，使得纺纱机得以顺利进行纺纱操作。
实际操作中，主机410可以透过传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)连接到网络网关器420，且各个可编程逻辑控制器430也可以透过传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)连接到网络网关器420，藉此使得主机410能透过网络网关器420对多台可编程逻辑控制器430进行存取的动作。
图5是依照本发明实施例绘示一种纺纱机的监控方法的流程图。如图5所示，首先在一取样期间对纺纱机所需操作电流的电流波动值进行取样(步骤S502)。接着，比较电流波动值和一预设容许电流波动值(步骤S504)，其中预设容许电流波动值可以是纺纱机在空车运转时其操作电流的电流波动值。然后，判断电流波动值是否小于预设容许电流波动值(步骤S506)，且当电流波动值小于预设容许电流波动值时，产生一警示信号(步骤S508)，而当电流波动值不小于或大于预设容许电流波动值时，回到步骤S502持续在下一取样期间对纺纱机所需操作电流的电流波动值进行取样。
在一实施例中，上述监控方法更可包含藉由可编程逻辑控制器依据前述警示信号控制纺纱机停止运转，使得纺纱机可于空载异常操作时停止运转，避免生产效率降低。
在另一实施例中，上述监控方法更可包含藉由可编程逻辑控制器依据前述警示信号控制变频器，以透过变频器驱使纺纱机停止运转，使得纺纱机可于空载异常操作时停止运转，避免生产效率降低。
图6是依照本发明另一实施例绘示一种纺纱机的监控方法的流程图。如图6所示，首先设定一取样期间以及一预设容许电流波动值(如：ΔI)(步骤S602)，其中预设容许电流波动值可以是纺纱机在空车运转时其操作电流的电流波动值。接着，对取样时间进行计数(步骤S604)，然后在取样期间内对纺纱机所需操作电流的电流波动值进行取样，其中此取样步骤更可包含在取样期间内侦测纺纱机操作时所需的最大操作电流(如：Imax)以及最小操作电流(如：Imin)(步骤S606)。
其次，判断取样时间是否结束而达到所设定的取样期间(步骤S608)，当取样时间尚未结束而达到所设定的取样期间时，则回到步骤S606，继续侦测纺纱机操作时所需的最大操作电流以及最小操作电流；另一方面，当取样时间已结束而达到所设定的取样期间时，则依据上述所侦测的最大操作电流与最小操作电流间的差值取得电流波动值(如：ΔIact＝Imax-Imin)(步骤S610)。
然后，比较电流波动值和预设容许电流波动值，并判断电流波动值是否小于预设容许电流波动值(步骤S612)，当电流波动值小于预设容许电流波动值时，产生警示信号(步骤S614)，以供管理者或操作人员知悉；另一方面，当电流波动值不小于或大于预设容许电流波动值时，则回到步骤S604，持续计数取样时间，并在下一取样期间内对纺纱机所需操作电流的电流波动值进行取样。
此外，上述监控方法更可包含藉由可编程逻辑控制器依据前述警示信号自动控制纺纱机停止运转，使得纺纱机可于空载异常操作时停止运转，避免生产效率降低。
在另一实施例中，上述监控方法更可包含藉由可编程逻辑控制器依据前述警示信号自动控制变频器，以透过变频器驱使纺纱机停止运转，使得纺纱机可于空载异常操作时停止运转，避免生产效率降低。
在本实施例中所提及的步骤，除特别叙明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行，图5和图6所示的流程图仅为实施例而已，并非用以限定本发明。
由上述本发明的实施例可知，应用前述纺纱机的监控***及方法，可以避免纺纱机处于空载的情形导致生产效率降低，更可以促使对纱线用量或长度进行计量的仪器所显示的数值，与实际生产出来的纺纱数量接近，让产品数量与计数值能够互相匹配，进一步方便管控。此外，更可省去大量监视装置的设置，节省成本，符合经济效益。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种纺纱机的监控***，其特征在于，包含：
一可编程逻辑控制器，用以依据一设定信号产生一控制信号；以及
一变频器，电性连接所述可编程逻辑控制器，并用以依据所述控制信号驱动一纺纱机，其中所述纺纱机所需操作电流的电流波动值是在一取样期间经取样而得；
其中当所述纺纱机的所述电流波动值小于一预设容许电流波动值时，所述可编程逻辑控制器控制所述变频器驱使所述纺纱机停止运转。
2.如权利要求1所述的纺纱机的监控***，其特征在于，更包含：
一主机，与所述可编程逻辑控制器相互通信，用以产生所述设定信号。
3.如权利要求2所述的纺纱机的监控***，其特征在于，所述主机是透过一第一传输接口与所述可编程逻辑控制器通信，所述可编程逻辑控制器是透过一第二传输接口与所述变频器通信，所述第一传输接口与所述第二传输接口不相同。
4.如权利要求3所述的纺纱机的监控***，其特征在于，所述第一传输接口是一传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)或一RS232串行端口传输接口，所述第二传输接口是一RS485串行端口传输接口。
5.如权利要求2所述的纺纱机的监控***，其特征在于，更包含：
一网络网关器，所述主机透过所述网络网关器存取所述可编程逻辑控制器中的数据。
6.一种纺纱机的监控方法，其特征在于，包含：
在一取样期间对一纺纱机所需操作电流的电流波动值进行取样；
比较所述电流波动值和一预设容许电流波动值；以及
当所述电流波动值小于所述预设容许电流波动值时，产生一警示信号。
7.如权利要求6所述的监控方法，其特征在于，更包含：
藉由一可编程逻辑控制器依据所述警示信号控制所述纺纱机停止运转。
8.如权利要求6所述的监控方法，其特征在于，更包含：
藉由一可编程逻辑控制器依据所述警示信号控制一变频器，以透过所述变频器驱使所述纺纱机停止运转。
9.如权利要求6所述的监控方法，其特征在于，对所述纺纱机所需操作电流的电流波动值进行取样的步骤更包含：
在所述取样期间侦测所述纺纱机操作时所需的最大操作电流以及最小操作电流；以及
依据所侦测的所述最大操作电流与所述最小操作电流间的差值取得所述电流波动值。
10.如权利要求6所述的监控方法，其特征在于，更包含：
当所述电流波动值大于所述预设容许电流波动值时，持续在下一取样期间对所述纺纱机所需操作电流的电流波动值进行取样。
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