一种低功耗的纱线在线监测装置及节能控制方法
【技术领域】
[0001]本发明具体涉及一种低功耗的纱线在线监测装置及节能控制方法，属于纺纱技术领域。
【背景技术】
[0002]检查和处理细纱断纱是纺织厂细纱挡车工的工作任务之一，而其中巡回检查断纱占用了绝大部分时间，这部分时间没有处理细纱的断纱，因此实际上为无效工作时间。
[0003]为解决这一问题，环锭纺细纱断纱在线检测技术应运而生。细纱断纱在线监测技术能否快速指引挡车工发现细纱断纱，其应用能及时监测细纱断头的状况以及实时了解断纱在细纱机各个锭位上的分布、分析断头原因，可以让管理人员有针对性地应用这些反馈信息，同时可以改善锭速制约因素、优化细纱工艺条件、优化调度挡车和维护计划等，以提高纺纱生产效率、提升产能、降低消耗、节省用工、改善品质和完善管理。
[0004]上海太平洋机电有限公司提出了一种在导纱钩下方设置光电传感监测头的断纱检测方案并申请专利(申请号为:200520045862.2)，该系统的断纱检测装置的细纱导纱器由一个导纱板和一个压紧板构成，压紧板设置在导纱板上，压紧板与导纱板通过螺钉连接固定，在导纱板和压紧板之间固定设置有一个导纱钩，导纱板的一端设置有一个凹形缺口，导纱钩设置在凹形缺口的上方，凹形缺口的两侧内设置有光电传感元件，导纱板的另一端通过销轴连接有一个导纱板架。正常纺纱时，细纱通过导纱钩绕到细纱机的筒管上。当细纱断头时，导纱钩内无细纱通过，导纱板凹形缺口两侧的光电传感元件立即发出断纱信号，断纱信号通过导线传递到控制器。该系统仅仅可以检测细纱是否断头，无法检测细纱气圈的工作状态。
[0005]Ring Route是由江南大学提出的细纱断纱检测系统，该系统以国产主流的上海二纺机EJM128型细纱机为基础，研发了单锭式细纱断纱检测系统，该方法用于检测钢丝圈的信号的变化特性。根据钢丝圈运动特征的变化从而诊断纺纱故障，其包括纱线断头、锭子打滑、钢丝圈磨损等。(参考文献:刘基宏，徐阳，宋晓亮，环锭纺细纱断纱在线检测的发展状况，棉纺织工业，2013年第1期，59-65页)。
[0006]江南大学提出的环锭纺细纱机工作状态的检测方法及判断方法(申请号:201210232141.1)，该方法在细纱机气圈可感测区域设置感应装置，所述感应装置感应细纱气圈回转产生的数字信号，对输出的数字信号进行分析从而判断环锭纺细纱机的工作状态。在该方法中提出了采用光电传感器监测纺纱时纱线气圈，并将气圈状态转化为数字信号，以数字信号的统计特征对细纱机出现的工作状态进行监测。
[0007]由于一台细纱机的锭子数一般在400以上，通常短车为420锭位和480锭位，而长车为1080锭位，上述方案中，由于每个锭位实时检测，因此所有的锭位均保持恒定的工作状态，因此造成能耗高，电流大，系统的稳定性降低。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于针对纺织行业的环锭纺细纱机断头检测的能耗高、电流大、系统的稳定性差这一问题，提出在现有的断头检测系统中，利用轮询启动的工作方式，消除不必要的能耗损失，从而达到降低能耗、减小系统电流、提高系统的稳定性的目的。
[0009]本发明系统构成如图1所示，系统包括一个车头主控单片机1、多个子单片机2和多个探头3，主单片机1与子单片机2及子单片机2之间通过485通信5连接，控制方式采用脉冲4进行控制，用于纱线在线监测。以探头安装在细纱机的叶子板下方或者钢领板上，如图2所示细纱从前罗拉1输出，纺纱段2通过导纱钩3和安装在钢领6上的导纱钩4后卷绕到筒管5上面，探头可以检测细纱所形成的气圈或者旋转元器件4，检测是否有细纱断头现象。由于细纱的千锭时断头率在50以下，以子单片机的数据传输速率为9600bps为例，按照一个断头数据为lbit表示，则每秒钟可以传输约192小时的细纱断头数据，即1秒钟可以完成8天的数据传输。然而环锭纺细纱机断头检测系统在实际工作过程中，对纱线的断头检测的实时性并不高，其时间误差在20秒以内是可以接受的；对于480锭位的细纱机断头数量每2分钟在1个以内，因此按照图3所示高速测量的意义并不明显。
[0010]为实现降低能耗、减小系统电流、提高系统的稳定性的目的，本发明采用如下技术方案:按照图4所示的小于20秒的设定时间为一个轮询周期对每一个探头进行数据采集，导致实际传输探头个数减少，将一台细纱机上的探头分为若干组，轮询开始后首先采集第一组数据，采集完成后，第一组探头及相应的子单片机进入睡眠状态；然后再采集第二组数据，采集完成后，第二组探头及相应的子单片机进入睡眠状态；依次类推，直到采集最后一组数据，采集完成后，所有探头及相应的子单片机进入睡眠状态；等到设定时间到达后，再重新启动新一轮查询。
[0011]对于其中每一组按照如图5的依次对若干组探头进行数据采集，轮询完成后单片机处于休眠状态，探头的LED发光管和接收管熄灭，由于系统的能耗的80%来自于探头的LED发光管和接收管，因此轮询过程中系统的能耗约降低，轮询结束后系统的能耗更低，从而达到预期的目的。
[0012]该装置既适用与棉纺行业的细纱机也适用于毛纺、麻纺、色纺等其他行业的细纱机。
[0013]该装置可以推广到类似的具有纺纱段的粗纱机的粗纱段，同样适用与棉纺、毛纺、麻纺、色纺等行业。
[0014]本发明的监测方法和判断方法具有下述优点:
[0015]1、该系统仅仅修改现有的细纱机断头检测系统的软件，而不需要增加系统的硬件资源。
[0016]2、该系统可以保证系统的数据采集的精度和频率的要求，同时消除不必要的能耗损失，从而达到降低能耗、减小系统电流、提高系统的稳定性的目的。
【附图说明】
[0017]图1本发明低功耗的纱线在线监测装置及节能控制方法
[0018]图2本发明探头安装示意图
[0019]图3本发明现有数据采集时间示意图
[0020]图4本发明改造后数据采集时间示意图
[0021]图5本发明改造后单个探头数据采集时间示意图
【具体实施方式】
[0022]实施例1:
[0023]按照图4所示的20秒一个轮询周期对每一个探头进行数据采集，考虑数据传输过程中需要对数据确认等因素的存在，导致实际传输探头个数减少，将一台细纱机上的探头分为20组，轮询开始后首先采集第一组数据，采集完成后，第一组探头及相应的子单片机进入睡眠状态；然后再采集第二组数据，采集完成后，第二组探头及相应的子单片机进入睡眠状态；依次类推，直到采集第二十组数据，采集完成后，所有探头及相应的子单片机进入睡眠状态；实际数据采集时间小于20秒时，等到20秒时间到达后，重新启动新一轮查询。
[0024]对于其中每一组按照如图5的依次对20组探头进行数据采集，在第一个脉冲信号到达后进行数据采集，在第二个脉冲信号中发送数据，轮询完成后子单片机处于睡眠状态，探头LED灯熄灭，由于系统的能耗的80%来自于探头的LED发光管和接收管，因此轮询过程中系统的能耗约降低到1/20，即5%以内，轮询结束后系统的能耗更低，从而达到预期的目的。
[0025]实施例2:
[0026]按照图4所示的20秒一个轮询周期对每一个探头进行数据采集，考虑数据传输过程中需要对数据确认等因素的存在，导致实际传输探头个数减少，将一台细纱机上的探头分为20组，轮询开始后首先采集第一组数据，采集完成后，第一组探头及相应的子单片机进入睡眠状态；然后再采集第二组数据，采集完成后，第二组探头及相应的子单片机进入睡眠状态；依次类推，直到采集第二十组数据，采集完成后，所有探头及相应的子单片机进入睡眠状态；实际数据采集时间小于20秒时，等到20秒时间到达后，重新启动新一轮查询。
[0027]对于其中每一组按照如图5的依次对20组探头进行数据采集，在第一个脉冲信号到达后发送上一个周期采集的数据，此时车头单片机可以轮询下一个子单片机，与此同时子单片机在第二个脉冲信号中采集数据，采集完成后子单片机处于睡眠状态，探头LED灯熄灭，同样由于系统的能耗的80%来自于探头的LED发光管和接收管，因此轮询过程中系统的能耗约降低到1/20，即5%以内，轮询结束后系统的能耗更低，从而达到预期的目的。
【主权项】
1.一种低功耗的纱线在线监测装置及节能控制方法，其特征在于，系统包括多个探头、多个子单片机和一个车头主控单片机，用于纱线在线监测。2.根据权利要求1所述的一种低功耗的纱线在线监测装置及节能控制方法，其特征在于，用于纱线在线监测的所述探头与所述子单片机相连，探头将采集的纱线信号输出到子单片机系统，子单片机对所获取的纱线数据进行信息处理，子单片机的输出端通过485通讯线与车头主控单片机相连，将处理后的信息发送到车头主控单片机。3.根据权利要求1所述的一种低功耗的纱线在线监测装置及节能控制方法，其特征在于，在数据采集过程中，子单片机和探头正常处于休眠状态，车头主控单片机根据检测速度要求，采用轮询检测的方式，当子单片机收到数据采集请求脉冲后启动，并将采集的数据发送到车头主控单片机，从而缩短了探头和单片机的工作时间。4.根据权利要求1所述的一种低功耗的纱线在线监测装置及节能控制方法，其特征在于，所述在线监测装置为红外线检测装置、紫外线检测装置、涡流感应装置或超声波检测装置。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述探头和子单片机工作状态由车头主控单片机控制，车头主控单片机根据预设周期分别启动子单片机及子单片机所连接的探头，以控制所述探头采集纱线断头数据信息和发送数据信息，在数据发送完成后子单片机进行休眠。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述探头和子单片机工作状态由车头主控单片机控制，车头主控单片机根据需要启动所需子单片机及子单片机所连接的探头，以控制所述探头采集纱线断头数据信息和发送数据信息，在数据发送完成后子单片机进行休眠。
【专利摘要】本发明公开了一种低功耗的纱线在线监测装置及节能控制方法,所述装置包括多个探头、多个子单片机和一个车头主控单片机，用于纱线在线监测的探头与子单片机相连，子单片机处理获取的纱线数据信息后通过485通讯线发送到车头主控单片机；此外,车头主控单片机根据检测速度要求，采用轮询检测的方式，当子单片机收到数据采集请求脉冲信号后启动采集数据，并将采集的数据发送到车头主控单片机，或者子单片机先发送数据再采集一次数据，然后子单片机和探头休眠，从而缩短了子单片机和探头的工作时间，降低了功耗。
【IPC分类】D01H13/16
【公开号】CN105401278
【申请号】CN201510919726
【发明人】刘基宏
【申请人】江南大学
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年12月14日