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基于w e b 的喷气织机远程监测系统的研究中文摘要 中文摘要 我国在纺织行业远程故障诊断及远程服务的研究方面，刚刚起步，远落后于外国。 本文针对喷气织机基于w e b 的远程监测系统进行了研究。 本文首先对喷气织机的基本原理进行了简要的分析，通过对主喷嘴的气流压力和 经纱张力等监测来对远程监测系统进行研究。通过对客户机服务器( c s ) 模式、浏 览器服务器( b s ) 模式等的优缺点的研究比较，本系统采用基于w e b 的浏览器服务器 ( b s ) 模式来开发。 其次对s o c k e t 网络通讯技术、数据库的访问操作技术、客户端的动态图形显示技 术以及a e t i v e x 控件技术等主要关键技术进行了研究，重点研究了网络通讯模块、数 据库访问操作的设计与实现、图形实时显示模块的设计与实现等。 在实时通讯方面，运用s o c k e t 技术在b s 模式上实现了实时通讯一由v i s u a l b a s i v6 0 开发的控件作为客户端嵌入到用户的网页中来与服务器端实时通讯。系统在 服务端s o c k e t 实现了与s q l s e r v e r 2 0 0 0 数据库通讯，再由服务端s o c k e t 把从数据库取 得的数据实时地传送给用户。 在实时动态图形显示方面，实现了v i s u a lb a s i c 6 0 与m a 廿a b 无缝结合，使服务器 端实时传来的数据经处理后以直观、易懂、无闪烁的、动态的波形呈现给用户。同时 运用v i s u a lb a s i c 6 0 与m a u a b 无缝结合技术进行相关图谱分析。 在对数据库访问操作方面，运用a s p 技术，利用组件a d o ，通过o d b c 对数据 库的连接，使用相关s q l 语句实现了对s q l s e r v e r 2 0 0 0 数据库访问操作。 最后将通讯模块、图形显示模块等集成到作为客户端的控件里，将控件嵌入到浏 览器的网页中来实现与服务器端进行实时通讯、实时监测，一旦异常发生，则有警灯 和报警喇叭提示。 系统经调试后，运行良好。最后对系统的有待进一步研究和完善提出了一些建议。 关键词：喷气织机；远程监测：w e b 服务器；s q l s e r v e r 2 0 0 0 ；v i u s a l b a s i c ；m a t l a b 作者：缪荣芹 指导教师：王金娥 i 英文摘要 基于w e b 的喷气织机远程监测系统的研究 a b s t r a c t 1 1 1 es t u d yo ft h er e m o t ef a u l td i a g n o s i sa n dr e m o t es e r v i c e si sj u s tb e g i n n i n gi nc h i n a , w h i c hi sf a rb e h i n d 埘mf o r e i g n i nt h i sp a p e r , t h ew e b b a s e dr e m o t em o n i t o r i n gs y s t e m f o ra i r - j e tl o o m sw a ss t u d i e d i nt h i sp a p e r , f i r s to fa l l ，t h eb a s i cp r i n c i p l e so fa i r - j e tl o o m sw e r ea n a l y z e db r i e f l y ， a n dt h er e m o t em o n i t o r i n gs y s t e mw a ss t u d i e dw i t ht h em a i nn o z z l ea n dt h ef l o ws t r e s s b y c o m p a r i n gt h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e sb e t w e e n t h eb sa n dt h ec s ，t h es y s t e mw a s d e v e l o p e d i nt h ew e b - b a s e db sm o d e s e c o n d l y ，t h em a i nt e c h n o l o g i e s ，w h i c hi n c l u d e ds o c k e tn e t w o r kc o m m u n i c a t i o n ， d a t a b a s e ，d y n a m i cg r a p h i c sd i s p l a y ，a c t i v e xc o n t r o la n d s oo n , w e r es t u d i e d t h er e s e a r c h f o c u s e do nt h en e t w o r kc o m m u n i c a t i o nm o d u l e ，d a t a b a s eo p e r a t i o n sa n dr e a l - t i m e g r a p h i c a ld i s p l a ym o d u l e o nr e a l t i m ec o m m u n i c a t i o n , t h es y s t e mr e a l i z e dr e a l t i m ec o m m u n i c a t i o nb yt h eu s e o fs o c k e ti nt h eb s - 曲ec l i e n te m b e d d e di nw e bp a g e ，w h i c hw a sc o m p i l e d 埘t l lv b ， c o m m u n i c a t e dw i t l lt h es e r v e r n es y s t e mr e a l i z e dt h es e r v e rs o c k e tc o m m u n i c a t e dw i t h s q ls e r v e r 2 0 0 0d a t a b a s e ，a n dt h es e r v e rs o c k e ts e n tt h ed a t ef r o mt h ed a t a b a s et ot h e u s e r o nd y n a m i cg r a p h i c a ld i s p l a y ，t h es e a m l e s sc o m b i n a t i o nw a sr e a l i z e db e t w e e nv b w i t hm a n a b ，w h i c hm a d eu s e rs e ei n t u i t i v e , e a s y - t o - u n d e r s t a n d ，n o n - f l a s h i n g ，d y n a m i c r e a l - t i m ew a v e f o r i l l s a n dt h er e l e v a n ta n a l y s i sm a yb em a d ei nt h es e a m l e s st e c h n o l o g y o nt h ed a t a b a s e ，t h es y s t e mu s e ds q ls t a t e m e n t so p e r a t es q ls e r v e r 2 0 0 0b yt h eu s e o fa s pa n da d o sc o m p o n e n tt h r o u g ho d b cc o n n e c t i v i t y f i n a l l y ，t h ec o n t r o la sac l i e n t , w h i c hi n c l u d e dt h ec o m m u n i c a t i o n sa n dg r a p h i c s d i s p l a ym o d u l e ，w a se m b e d d e di nt h ew e bp a g e ，a n dc o m m u n i c a t e d 州t ht h es e r v e rt o m o n i t o r o n c ea b n o r m a lh a p p e n s ，t h el i g h tf l a s h e sa n dh o r ni m m e d i a t e l ya l a r m s 1 1 地s y s t e mr i m sw e l la f t e rd e b u g g i n g f i n a l l ys o m es u g g e s t i o n sa r eb r o u g h tu pa b o u t f u l t h e rs t u d yo f 也es y s t e mi nf u t u r e k e yw o r d s ：a i r - j e tl o o m s ；r e m o t em o n i t o r i n g ；w e bs e r v e r ；s q l s e r v e r 2 0 0 0 ； v i s u a lb a s i c ；m a t l a b w r i t t e n b ym i a o r o n g q i n s u r p e r v i s e db yw a n g j i n e 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权的声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学 或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律 责任 研究生签名：2 辫日 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文 合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本 人电子文档的内容和纸质论文的内容相致。除在保密期内的保密论文 外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分 内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名：酝聋e t 期：三擎三兰 导师签名：三匠斟吕期：2 丝爹屿 基于w e b 的喷气织机远程监测系统的研究第一章绪论 1 1 课题研究的背景、意义 第一章绪论 纺织工业是我国国民经济发展的重要支柱产业之一，纺织行业也是我国的民族产 业。我国纺织品的生产总量以及生产能力居世界首位，而且我国是世界上最大的纺织 品出口大国。随着我国加入世界贸易组织( w r o ) ，纺织行业面临着最大的挑战 对纺织品的质量要求越来越高，加之外国的各种技术壁垒以及贸易保护主义的挤压、 打压，一些纺织企业为在激烈的市场中处于不敢之地，经常需要更换织物的品种，而 喷气织机以其突出的优点跃居喷水、剑杆、片梭等无梭织机之首，成为商家购买的首 选机型。喷气织机是利用气流对纬纱所产生的摩擦牵引力进行引纬的一种无梭织机。 具有传动链短、结构紧凑、易损件少，入纬率高和自动化水平高等优点。它不仅适用 于高效率的批量生产，而且可以变换品种以适应各种服装面料的生产，成为我国纺织 工业重点发展的产品，也是国家振兴装备制造业，指明要发展的重点产品之一。据中 国棉纺织行业协会提供的数据。目前我国喷气织机年需求量1 6 0 0 0 台左右，每年进口 1 5 0 0 0 台左右，而我国的喷气织机制造厂从几年前的3 家发展到如今已经有近2 0 家。 预计2 0 0 5 年国产喷气织机的产销量可达2 0 0 0 台左右，在未来的三年内，国产喷气织 机的市场占有率将有明显提高h 诩。 就单机性能而言，国产喷气织机在机型种类、选纬、送经、引纬、打纬、电控系 统等方面已经有了很大的提高。例如，由青岛红旗纺织机械有限公司开发的 j a l l a j a l l 系列喷气织机，机台的最高速度可以达到8 5 0 r r a i n ，耗气量降低了2 5 ， 能织造出高质量的织物产品。在探纬方面，采用数字探纬技术，使探纬的感度、反射 和呼吸系数都能在人机界面上进行设置和调节，先进的张力控制系统可以使检测到的 实际张力与目标张力进行比较，根据张力进行调整，使实际张力达到目标值，维持稳 定的经纱张力，实现送经和卷曲联动，提高布面质量。采用共轭凸轮打纬机构、中间 分幅装置和上置式边撑装置提高了织物的工艺性能，也便于织物品种的变更。织机采 用配有触摸屏的计算机智能控制系统，可以显示织机织造设定条件、工艺参数、运转 第一章绪论基于w e b 的喷气织机远程监测系统的研究 状态、故障原因等信息 3 - 6 1 。 但是，纺织企业生产车间的特点是多机台生产。大量织机在同一车间内同时运行， 一个车间里少则几十台，多则几百台，每个操作工要同时监管4 - - 一8 台织机。在传统 的生产管理模式下，先进的纺织机械难以充分利用，影响了生产效率。为此，一些纺 织企业不断创新管理模式来提高生产效率，如采用计算机进行生产管理，其主要是工 作站模式生产管理系统。此生产管理系统主要用于各种数据的处理、储存以及信息的 管理与维护。难以对纺织车间的所有的织机进行集中管理监测、维护、记录等等。 而且操作复杂，系统不易维护。当织机发生故障停车时，若现场操作工或车间设备维 修人员不能解决故障，就必须停止生产，等待织机生产厂家技术人员或专家来处理为 止。这样不仅影响了生产进度，打乱生产计划，而且给企业带来巨大的经济损失。同 时对这些先进的织机来说，也没有得到充分利用，是一种浪费。这种传统的故障诊断 及现场状态监控方法已适应不了信息化时代要求了，而且也制约了企业的发展。 计算机技术、网络技术、通讯技术、传感与检测技术等高科技的发展，加之信息 高速公路的开通，推动了远程监测的产生与广泛应用 7 1 。许多行业已经实现了基于 i n t e r a c t 的设备远程状态监控与故障诊断，这为纺织企业的织机网络化现场状态监控 及集成化管理提供了经验。而且新型喷气织机大多数都带有各种通信接口，电控系统 采用计算机控制，这位喷气织机的网络化监控提供了条件。 国外有些纺织机械制造商已经开始使用远程控制服务和维修系统。如在2 0 0 7 年国 际纺织博览会上，德国的f l e i s s n e r 、k a r l m a y e r 和m o n f o r t s 公司三大纺织机械制造厂商 推出了基于远程服务系统s y m m e 2 d i as p 1 的高档喷气织机，现场介绍了他们新的维修 和服务方案邛j 。 我国是一个纺织业大国，必须要缩短织机远程故障诊断及远程服务方面的差距， 进一步提高我国纺织机械的水平，提高企业的竞争力。2 0 0 7 年中国纺织工业协会在有 关纺织工业科技进步发展纲要中，提出t 2 8 项关键技术和1 0 项重点关键设备， 再次指出要发展以车间级自动化，车间、企业信息化系统工程为标志的数字化纺织机 械。企业内部的网络化管理，不仅可以节省人力，提高工作效率，降低了费用，也可 以为企业带来良好的经济效益和社会效益。目前越来越多的纺织行业用户提出了对纺 织机械联网的需求，而且我国喷气织机生产数量的扩大，自动化水平的提高以及网络 技术的发展，也为喷气织机车间级的网络化管理和设备的远程监控、故障诊断奠定了 2 基于w e b 的喷气织机远程监测系统的研究第一章绪论 理论基础和实施的可行性。在实现纺织机械的数字化、信息化和网络化中，状态监控 与故障诊断是其关键技术所在。 根据我国的纺织行业的特点和2 0 0 7 年我国纺织工业协会的纺织工业科技进步 发展纲要，本文提出基于w 曲的远程监测系统来对企业的喷气织机实行监测管理， 这对现代纺织企业很有现实意义： ( 1 ) 使人们摆脱对距离的束缚，可以在异地就可以查看织机的运行状态，是对 织机管理的一种新的管理模式： ( 2 ) 可实现监测数据共享，便于异地技术专家查看协助诊断； ( 3 ) 对织机运行的各部位实行在线监测和诊断功能，使得维修更加简单方便， 减少织机的停车时间，保证生产进度，减少不必要的损失哼1 ； ( 4 ) 可以促进纺织品的品质的提高； ( 5 ) 便于车间的所有织机集中监测管理，基本实现车间无人化生产作业； ( 6 ) 节约生产成本，提高生产效率，提升企业的竞争力【6 】。 1 2 国内外研究现状 随着相关现代技术的发展，设备状态监测从早期的眼看、手摸、耳听、鼻闻等相 关维修人员或技术人员现场监测维护到现代远程智能化分布式状态监测，很多监测技 术或系统在众多行业已得到广泛的应用。现代监测技术是一门涉及计算机、网络、通 讯、传感器、检测以及信号处理等技术的综合性应用学科。设备状态监测技术发展到 今，主要经历了以下几个发展阶段【l o 】： 第一阶段：模拟指针式仪器仪表监测。2 0 世纪5 0 年代以前，人们广泛采用声学、 光学、热力学、电磁学力学以及机械学原理制作出各种监测仪器仪表，其中以电磁感 应基本定律为基础的模拟指针仪器仪表得到迅速发展，并占据了主导地位。此时监测 仪器仪表是设备的有机组成部分，还未形成系统的设备状态监测技术学科。 第二阶段：分立元件式仪器仪表监测。2 0 世纪5 0 - 4 0 年代，电子管和晶体管相 继出现，而设备的结构和性能日趋系统化，对其的监测的要求不断提高，因此出现了 以电子管和晶体管为基础的分立式监测仪器仪表，人们开始以系统的观点考虑设备状 态监测。 第一章绪论基于w e b 的喷气织机远程监测系统的研究 第三阶段：数字仪器仪表监测。2 0 世纪7 0 年代，集成电路开始出现，产生了以 集成电路芯片为基础的数字化监测仪器仪表，同时设备故障诊断技术学科开始形成， 相应地出现了设备状态监测技术学科。 第四阶段：智能式仪器仪表监测。2 0 世纪8 0 9 0 年代，出现了以微处理器为核 心的单片机技术，设备状态监测的仪器仪表开始向智能化方向发展，同时计算机技术 的发展应用，计算机辅助的设备状态监测技术不断深入。 第五阶段：网络化计算机智能监测。 基于网络化的远程监测技术是检测技术的发展新阶段，也是发展趋势。它是通过 网络传输对现场的多个机械设备采集的各种运行状态参数进行处理，做出运行状态分 析以作出判断来告之监护人员，实现远程监测。远程监测系统体系原理如图1 1 所示： 图1 - 1 远程监测体系原理图 1 2 1 国外状况 状态监测技术起源于美国和欧洲，初步形成于2 0 世纪6 0 年代末，迅速发展在7 0 8 0 年代。最早实现监测网络化的公司如：美国西屋公司、美国的南部电力公司、b e n t l y 公司。目前，数字化远程服务系统在国际上己经成为研究的热点，如美国斯坦富大学和 麻省理工学院已合作开发了基于因特网的下一代远程诊断示范系统。许多纺织机械制 造商已经开始使用远程控制服务和维修系统。例如，德国f l e i s s n e r 、k a r l m a y e r 和 m o n f o r t s 公司在2 0 0 7 年国际纺机械博览会上，展出并介绍了他们的基于远程服务系统 s y m m e d i as p 1 的维修和服务方案。f l e i s s n e r 公司推出的纺织机械，在客户授权后，可 进行机器驱动装置的远程在线检测，并提供工艺参数优化咨询服务。k a r l m a y e r 公司 推出的纺织机械，当客户有问题时，只需通过k a m 2 c o s 驱动器上集成的软件发送服 务请求， k a r l m a y e r 的主要服务器便提醒相关专家，即时处理疑问，反应时间最短， 从而使客户的生产效率达到最高。m o n f o r t s 公司推出的纺织机械，在发生任何损失或 停车前，m o n f o r t s 服务工程师在客户的机器仍处于运行状态的情况下实现远程诊断。 这种具有远程服务功能的纺织机械，让纺织设备供用商的技术人员共同参与设备运行 4 基于w e b 的喷气织机远程监测系统的研究第一章绪论 状况分析，不仅是减少机器故障、提高产品质量、提高生产效率、促进客户服务质量、 赢得客户信任的重要保证，而且可以使纺织工艺与设备紧密结合，促进纺织产品的创 新设计。此外，服务带来的附加值以及机器可用性和生产力的提高，使公司在市场中 更具有竞争力，也是生产商与客户保持长期联系的理想工具。丰田公司最新开发的 t m s ( 丰田监控系统) ，用户可以通过单台p c 机收集数据，也可以通过网络对织机进行 远程监控，还可以实现多台织机双向进行信息交流；津田驹公司开发的“津田驹织机 监控系统”可以通过以太局域网对织机进行远程监控，用户手册和备用目录可以通过 “导航面板”显示l l 。 1 2 2 国内状况 国内在这方面的研究还处在初级阶段，华中科技大学、哈尔滨工业大学、东南大 学、天津工业大学、同济大学等高校已经进行了其它制造领域的远程监控与故障诊断 研究。并取得了初步成果，然而涉及纺织机械方面的远程监测与故障诊断不多。根据 查阅的资料，目前，我国纺织机械在车间级生产信息管理及网络化现场状态监控方面 已经有一些相关报，但主要还是侧重于对某种产品生产线的组网。例如，上海太平洋 纺织机械有限公司开发的基于p r o f i b u s 的涤纶生产线h m i 系统。可以将多大几十个单 元机的前后纺设各组成联合机，能够进行压力、温度等工艺参数的设定、查看工艺状 态，察看历史记录的报警信息等，方便了设备人员、工艺人员的分析和管理【1 2 1 。中达 电通股份有限公司为河北一家纺织厂开发的基于台达产品的设备信息集成系统，通过 现场总线将从梳棉到络筒的各种设备联网，可以实现从梳棉到络筒各种设备工艺参数 的检测和设置、根据设备的当前运行状况调整其他相关设备、对故障分级处理并给出 报警、查询历史记录等f 1 3 1 。在车间级同类型设备组网方面，国内虽有应用，但只是刚 刚研制，还不够成熟，根据查阅的资料，由天津工业大学与天津天纺投资控股有限公 司联合完成的“棉纺喷气织机数据采集监控整合系统”项目，是见到的唯一案例。它可 对上千台织机同时进行监控。可实现数据处理、信息查询、报表生成、系统配置等功 能，并能进行织机效率分析、了解预测、物料流动记录及质量追踪分析l 翊。 目前基于i n t e r n e t 的远程监测体系结构示意如图1 2 所示： 5 第一章绪论基于w e b 的喷气织机远程监测系统的研究 1 3 本文的主要研究内容 图1 - 2 远程监测体系结构图 该课题研究的主要目标是构筑基于w e b 的喷气织机远程监测系统。首先反映喷 气织机现场运行状态的一些工作参数和生产数据，通过底层现场总线网络以及企业局 域网上传至企业数据库服务器并存放、管理。然后w e b 服务器通过i n t e m e t 调用存放 于企业数据库服务器上的现场状态信息，再利用v i s u a lb a s i c6 0 以及m a n a b 软件中 的信号处理工具开发的控件来进行信号分析、比较，并在网页浏览器上动态显示波形， 同时显示运行是否正常。 为实现该目标，本文的主要研究内容如下： ( 1 ) 通过对常用的企业局域网和互连网拓扑结构比较，提出本系统的所采用的 网络拓扑结构以及软件开发平台的选用； ( 2 ) 在网络通讯方面的关键技术； ( 3 ) 基于w e b 的数据库的创建，数据存储以及访问数据库的关键技术； ( 4 ) 用a c t i v e x 控件在网页中实现系统的功能； ( 5 ) 运用v i s u a lb a s i c 6 0 调用m a t l a b 软件中的信号处理工具来进行现场状态信 号的处理，并实现图形动态显示等。 1 4 本文各章节内容安排 全文共分七章，各章内容安排如下： 第一章根据我国纺织行业发展的战略目标以及有关喷气织机的研究现状，阐述 了本课题研究的意义、目的以及研究的主要内容；讨论了国内外的研究现状与发展趋 势；同时简述了喷气织机网络化状态监测的必要性。 第二章详细叙述了喷气织机的工作原理；常见停车故障原因，并分析了现场运 6 基于w e b 的喷气织机远程监测系统的研究 第一章绪论 行状态参数以及目前诊断方法的不足。 第三章论述了系统结构模式的选择以及系统网络拓扑结构，同时对网络安全性 进行了阐述。 第四章对系统进行了功能模块的规划设计，同时对用户端浏览器网页的布局进 行了规划设计；选择了系统开发平台以及相关软件。 第五章阐述了系统所涉及的关键技术网络通信、数据库访问、图形显示技 术等，并对系统的主要功能模块的实现进行详细论述。 第六章对系统运行进行调试和示例应用。 第七章总结了全文的研究成果并对并对相关研究发展做了展望。 7 第二章喷气织机原理及常见故障基于w e b 的喷气织机远程监测系统的研究 第二章喷气织机原理及常见故障 随着我国加入世界贸易组织( 啪) ，我国的纺织行业受到了严峻的挑战，对纺 织品的品质要求越来越高。迫使众多纺织企业引进先进的织机如喷气织机等来提升企 业的综合实力。 喷气织机从1 9 6 0 年世界上第一台诞生以来，历经半个多世纪的发展，从最初的 射流技术的不成熟、喷射的气流速度及压力损失大，织机速度底、织物质量差，只能 生产窄幅、单色织物，已经发展到当今的生产效率高、能生产多品种高品质的织物。 由于电子计算机技术、传感器与检测技术、变频调速技术的迅速发展，使得现代新型 喷气织机具有以下一些特点： 速度高，灵活性、适应性强； 高水平的自动化监控技术，高生产效率； 品种的适应性强，如布幅大大提高、多色引纬、织物重量及品种范围扩大。 2 1 喷气织机原理 喷气织机主要由开口、引纬、打纬、送经、卷取、织边、经停和制动等机构组成。 其中，引纬机构中引纬方式的不同决定了织机的种类。喷气织机是采用气流引纬的新 型织机。气流引纬是以空气为载体，利用空气的流动及喷射成束的特性，将纬纱牵引 入梭口。 2 1 1 开口机构 开口机构是控制喷气织机运动的关键部件之一，决定织机运动的平稳性和纺织品 的品质。喷气织机开口机构根据其适应织物组织复杂程度不同主要有曲柄、凸轮、多 臂、电子大提花等开口机构1 5 1 。开口机构的作用是根据织物组织图上经纬交织的变化 规律，按序及时带动经纱，形成梭口，待纬纱进入梭口后，两层经纱再上下交替，互 易位置，形成新的梭口，如此反复循环。传统织机的开口机构一般采用机械的方法， 以控制和调节经纬交织的变化规律，在织物上形成不同的花型或花纹，而现代喷气织 机多采用电子多臂来做到这一点，电子多臂是一种典型的机电一体化的产品【1 6 1 。 8 基于w e b 的喷气织机远程监测系统的研究第二章喷气织机原理及常见故障 2 1 2 引纬机构1 7 】 喷气织机的纬向系统一般由筒子架、纬纱筒子、后和前张力器、储纬器、主喷嘴、 辅助喷嘴、电磁阀、异型筘、探纬器、边剪和拉伸喷嘴等组成。这些装置必须正确安 装和协调工作才能保证喷气织机正常引纬，其示意简图如图2 1 所示： 图2 1 引纬机构简图 1 筒子架2 纬纱筒子3 、3 ，后前张力器4 储纬器5 主喷嘴6 辅助喷嘴 7 电磁阀8 储气罐9 异型筘1 0 、1 0 探纬器1 l 剪刀1 2 拉伸喷嘴 引纬工作原理是：纬纱从纬纱筒子上引下经后张力器，再经导纱器瓷眼进入储纬 器，在储纬器滚筒上绕出一定的圈数后，再引入前张力器，由前张力器引入到主喷嘴 内，在主喷嘴的具有一定速度的气流下引入异型筘槽内，在辅助喷嘴的气流协助下引 到整个织物幅宽指定的位置，最后由边剪剪刀剪断纬纱完成引纬过程。引纬机构中各 装置的主要作用： ( 1 ) 筒子架是用来放置纬纱工作筒子和预备筒子的，其形状因其配套的织机机 型而异。其结构坚固、坐地要稳、占地面积要小，插放筒子的锭芯方向应可调整。 ( 2 ) 张力器在喷气织机上一般有后张力器和前张力器两个。后张力器安装在纬 纱筒子与储纬器之间，前张力器安装在储纬器与主喷嘴之间。它们的作用分别为： 后张力器主要在于调节因筒子退绕半径大小不同而引起的张力差异，用来保证输 入储纬器绕在滚筒上的纬纱张力均匀一致。 前张力器主要在于防止纬纱从储纬滚筒表面高速退下时纱圈的脱落，以及纬纱输 入主喷嘴时因张力大小不合适所引起的引纬故障和织边不良疵点。 ( 3 ) 储纬器是为了防止由于无梭织机高速运转时，常因纬纱飞行速度的提高， 使纬纱从筒子表面退绕受阻而产生脱圈、断头等故障而采用的一种装置。其作用一为 消除筒纱因直径由大变小时退绕张力的差异，二为了降低引纬时纬纱张力的平均值。 9 第二章喷气织机原理及常见故障基于w e b 的喷气织机远程监测系统的研究 因此储纬器成为喷气织机高速运转不可缺少的重要部件。 ( 4 ) 主喷嘴是纬纱的加速器，对气流进行调制、加速，并对纬纱进行充分作用， 使之获得与车速和引纬时间相适应的飞行速度。同时主喷嘴气流还对确定气流合成的 起主导作用。各种类型的喷气织机的主喷嘴的结构不同。异形筘式喷气织机的主喷嘴 结构示意图如图2 2 所示： 引 图2 - 2 主喷嘴结构示意图 ( 5 ) 辅助喷嘴为保证引纬能顺利完成而增加的喷嘴。辅助喷嘴就是不断地、接 力式地向异型筘槽内补充气流，以形成引纬所需的、稳定的速度流场，保证纬纱顺利 的飞过梭口。辅助喷嘴结构示意图如图2 3 所示： 图2 - 3 辅助喷嘴示意图 ( 6 ) 电磁阀主要靠电磁阀中的导电线圈得电和失电来工作的，是用来控制主、 辅喷嘴的喷射时间的，因为喷气织机的转速很高，主喷嘴特别是辅助喷嘴每次喷射的 作用时间特短约1 纠o r e s 。 ( 7 ) 异形筘是为了适应高密宽幅织物的要求，是辅助喷嘴进行接力引纬而采用 的，通过其来形成引纬通道。异型筘筘槽一面敞开，有利于织机高速运行和辅助气流 容易射入筘槽内与主喷气流合成的优点，同时又有气流扩散毫无阻挡的缺陷。因此异 型筘的设计质量关系到引纬质量和节能效果。 ( 8 ) 探纬器是用来探测纬纱有无和判断引纬是否正常。多数喷气织机采用了两 个探纬器的安装方案。一个安装在正常引纬长度的地方用来探测有无纬纱或短纬，另 i 0 基于w e b 的喷气织机远程监测系统的研究 第二章喷气织机原理及常见故障 一个安装在超出正常引纬长度的外边，用来探测是否发生断纬和长纬的故障。其是保 证引纬是否正常不可缺少的部件。 ( 9 ) 边剪是由于喷气织机是单侧引纬，而在完成每次引纬的纬纱于进口侧布边 剪断的一种装置。 ( 1 0 ) 拉伸喷嘴主要防止纬缩疵点发生。 2 1 3 打纬机构 打纬机构是完成打纬运动的机构，由筘座、异型筘以及驱动连杆或凸轮组成。其 按结构型式的不同可分为连杆式和共轭凸轮式打纬机构。其主要功能是在引纬机构完 成将纬纱引入梭口后，需要将引入梭口的纬纱打向织口与经纱交织形成符合设计要求 的织物。 2 1 4 送经机构 送经机构是织机每引一纬时送出定量经纱，并给经纱以一定的张力，以满足开清 梭口、打紧纬纱的要求，并获得定的紧度和结构的织物的装置。根据其作用原理可 分为：消极式、调节式、积极式送经机构。根据其工作形式可分为：机械式、电子式 送经机构。其作用有如下几点： ( 】) 均匀地送出定量的经纱以满足织物形成要求； ( 2 ) 提供经纱满足工艺要求的上机张力； ( 3 ) 保证织造过程中经纱张力的稳定、波动小。 2 。1 5 卷取机构 卷取机构就是将已形成的织物卷离织口，并卷绕到卷布辊上，以保证织物以一定 的速度离开织口，同时卷取速度决定着织物中的纬纱的几何密度的机构。卷取机构可 分为机械式和电子式两类。对卷取机构有如下要求； 卷区作用要稳定可靠准确； 卷布容量要大，卷布张力不因为卷布直径变大而改变，要保持张力恒定均匀： 控制要自动化，做到精确、稳定控制。 2 1 6 织边机构 在每次引纬完成后，纬纱被剪刀剪断后还需要与边经牢固的绞织在一起，以不会 产生散边、卸边、烂边。完成这个动作的机构就是织边机构。常见的织边机构有：行 星绞边机构、纱罗绞边机构、电子绞边机构等等。 1 1 第二章喷气织机原理及常见故障基于w e b 的喷气织机远程监测系统的研究 2 1 7 经停机构 经停机构有接触式和光电式类。其机构对防止织物产生缺经织疵，减轻纺织工劳 动强度，扩大看台能力，提高织机生产效率有着重要作用。 2 2 喷气织机常见故障及其诊断方法 喷气织机通过以上各机构协调有序的运动织出要求的织物。喷气织机由于采用了 微电脑控制，机电一体化程度很高，生产效率也大幅提高，生产出的纺织品的品质也 越来越高。然而在生产过程中，织机避免不了会出现这样那样的故障问题。下面简要 介绍喷气织机的常见故障。 2 2 1 喷气织机常见故障 为了减少不必要的损失和确保纺织品的质量，喷气织机一旦发生故障或异常，应 该立即予以排除。 当主喷、辅喷调压阀发生故障时，会导致压力调不上去或调不下来，气压达不到 所需的正常压力值，使得纬纱不能按时到达织口，造成纬向停台； 主喷、辅喷电磁阀的故障会在织机工作时电磁阀可能打不开，造成瞬间断气，使 得压力达不到正常值，可能形成纬缩织疵，或纬纱吹不到头，将造成纬向停台次数上 升，影响生产效率和产品质量； 主辅喷嘴的气压偏高或偏底，将导致断纬或纬纱在开口时间内不能顺利通过织 口，产生短纬和弯纬； 纬纱探测光电器灵敏度降低或失灵，会使织机纬向停车等故障； 经纱动态张力对织造的过程影响很大，张力过大时易引起经纱断开，张力不足时 以造成梭1 ：3 不清【1 8 1 ，影响纺织品品质。 2 2 2 目前的故障诊断方法 现代喷气织机在其故障监测方面都带有监测自诊断系统，它们装有各种传感器来 获取相应的参数数据。每一台织机一旦出现故障，就在终端显示器上显示出故障点代 码，再通过查阅织机故障手册，就可知晓故障的内容和解决的相应措施，或者经验丰 富的老师傅来诊断。例如丰田j a t 7 1 0 型织机通过不同颜色的信号灯的亮、闪、灭来 反映发生了异常，再根据控制面板上的提示信息和手册来获得发生什么故障以及采取 的相应的解决措施。哔咖诺o m n i p u s 型喷气织机也是通过主控箱上方的红、黄、白、 1 2 基于w e b 的喷气织机远程监测系统的研究第二章喷气织机原理及常见故障 绿四色柱形信号灯来反映织机运行的状态。信号灯点亮方式不同，相应包含的信息也 不一样【1 5 】： 绿灯亮手停或紧急停车信号； 绿灯闪亮一呼叫落布，预设布长计数器达到终端所设定值； 桔黄灯亮位于储纬器和右侧布边之间的纬停或织机的探纬器被关掉了； 桔黄灯闪亮两个纬纱筒子供给两个通道之一用完； 红灯亮断经信号或断经检测功能被关掉； 红灯闪亮经轴织完； 白灯亮呼叫技术援助，技术故障导致织机停车。 以上仅针对单一停车时的信号灯的情况，如许多指示灯同时闪亮的话，只有在终 端显示器上查看来查找起因。如显示器上出现的1 1 4 信息，通过手册查获可能是送经 系统存在机械问题或经纱张力传感器故障等等造成的；出现2 7 6 信息可能是由于探纬 器脏了或出现故障、或者与探纬器连接的电缆出现故障等等造成的。 这些监测诊断方法在知道了发生某一故障可能造成的原因，仍然需要进行一一排 查，才能确定故障的准确位置加以解决，因此，耗时、耗人力、又耗财力，不仅效率 低，也不利于织机集中管理而且给企业带来不必要的经济损失。 进行远程监测将克服以上的弊端，基本实现车间无人化生产，来提升企业的综合 竞争力，使企业在当今激烈竞争的市场上处于不败之地。 2 2 3 远程监测诊断法 远程监测诊断法是将现场设备运行状态的参数通过网络传输到用户机上进行监 测，一旦监视到某台设备发生故障，立即通知现场的设备维护人员予以排除。现场的 设备维护人员解决不了的故障可向远程专家或该设备的生产厂家寻求帮助。这样不但 节省了时间，而且节约了不必要的开销。因此，远程监测是企业关于设备监测手段的 发展趋势。 本文以喷气织机主喷嘴的压力、经纱的张力以及短纬探纬器为远程检测对象进行 探讨和研究。 2 3 状态监测的基本参数 为了实时掌握喷气织机的运行状态，必须对喷气织机的监测部位进行可靠精确的 第二章喷气织机原理及常见故障基于w e b 的喷气织机远程监测系统的研究 实时监控。本文所涉及的这些监测信号主要是压力信号和光电信号。 1 压力信号 ( 1 ) 幅值 幅值是反映主喷嘴的气流压力和经纱张力的变化的重要指标之一，可以用速度、 加速度以及位移来表示。当喷气织机处于正常工作状态时，主喷嘴的气流压力和经纱 张力的幅值处于较平稳的数值范围，同时也反映了它们的运行状态。 ( 2 ) 频率 频率也是分析分析信号的重要依据，当主喷嘴气流压力或经纱张力发生异常时或 受到外界的影响时，信号频率结构往往会发生变化。 2 光电信号 探纬器通过光电转换来探测纬纱是否正常引纬。当纬纱通过时，信号以高电位输 出，没有纬纱通过时以低电位输出。正常引纬时，探纬波形和一些异常的探纬波形如 图2 - 4 所示【1 9 1 ，a 为正确的短纬光电管探纬波形。b 、c 、d 为非正常探纬波形。 图2 - 4 探纬波形示意图 2 3 1 数据分析与处理 为获得信号数据中的各种信息，必须对这些数据采用一定的分析方法进行分析和 处理，以提取各种有关的特征信息。分析方法有时域分析、频域分析和时频分析。 1 时域分析 对信号的时域进行统计特征值分析称为时域分析，常用的信号特征参数有均值、 最大值、最小值、均方根值等。 设信号x 。( t ) 为采样所得的一组离散数据x l 、x 2 、x 3 、x n ，则其相关的一 些特征参数计算式为： 均值 叉= 专善茏 ( i = 1 2 ，n ) ( 2 - 1 ) 1 4 c 基于w e b 的喷气织机远程监测系统的研究第二章喷气织机原理及常见故障 最大值 最小值 义二= m a x 划) x 二= 皿n 酗 均撇l = 辱 肝睫删 ( i - 1 ，2 ，问 ( 2 - 2 ) 0 = 1 ，2 舯 ( 2 3 ) ( i = 1 ，2 ，, r 0 ( 2 4 ) ( i = l ，2 ，m ( 2 5 ) 通过观察这些参数的变化可以在一定的程度上判断信号是否发生异常。实时监测 可以对监测对象的幅域参数的最大值和最小值与监测对象的正常范围值进行比较，实 现监测任务。 2 ，频域分析 频域分析是信号处理中使用最广泛的方法之一。当被监测对象发生异常时，往往 会引起信号频率结构的变化。频谱分析就是把信号中的频率成分经傅立时变换变换成 频谱表示形式。信号经傅立叶变换后可以通过观察信号中包含的各种信号频率成分的 强弱来确定是否有异常情况发生。 对于任意的连续函数x ( t ) ，其傅立时变换为； x 0 ) 2 芴1e x ( f ) 矿埘d t ( 2 - 6 ) 在实际分析中，通常难以得到连续函数x ( t ) 的表达式，所以在进行数字信号 处理时先将原始信号中的连续模拟量离散化为数字量便于之后的分析计算。 设采样后时域中的离散信号为x ( 仃1 ) ，其中n - o j1 ，2 ，3 ，n 1 。若x ( t 1 1 ) 的频域变换为x ( & ) ，其中k = o ，1 ，2 ，n 1 。则离散的傅立叶变换( d f t ) 的表达式为： 彳驴。) ：n - x 西) e 寸2 刺( 2 - 7 ) 快速傅立叶变换( f f t ) 是种离散傅立叶变换的快速算法，大大缩短了对信号 分析处理的d f t 运算时间，提高了运算效率，使得对实时信号分析处理成为了可能 1 2 0 】 2 3 2 特征图谱 第二章喷气织机原理及常见故障基于w e b 的喷气织机远程监测系统的研究 1 时域波形图 时域波形图用来显示压力的最大与最小值与时间的变化关系，也就是幅值时域 图。其直观、易于理解。当最大值与最小值不在正常范围值之内时，说明可能出现了 异常。 2 频谱图 进行频谱分析可得到信号中各谐振分量的频率和幅值。以振幅为纵坐标，以频率 为横坐标绘制的图形即为频谱图，从频谱图上可以得到所含频率成分的重要信息。 2 4 本章小结 本章对喷气织机的原理进行了阐述，分析了喷气织机常见的一些故障以及目前对 喷气织机的故障诊断方法，同时分析了这些方法的弊端，提出了进行远程监测的方法， 最后也对信号数据分析处理作了简单的叙述。 1 6 基fw e b 的喷气织机近程监剩系统的研究第= 章系统的同培拓扑结构 第三章系统的网络拓扑结构 随着计算机、网络、通讯等技术的发展，远程监测服务在很多颁域得到了广泛的 应用。而远程监测技术发展至今，共产生t - - 种结构模式：主机集中模式、客户 服务嚣横式、浏览器一服务器模式。各种结构模式各有特点，对硬件和软件的要求 均不同，从而根据自己的要求选择结构模式和系统的网络拓扑结构。网络拓扑结构也 就是网络的布局结构 3 1 系统模式结构的选择 3 1 i 主机羹中模式 主机集中模式就是由一台功能强大的计算机提供c p u 资源和数据库存储功能， 众多远程终端客户共享这些资源的一种模式。终端客户所做的事只是输入命令，显示 结果，而有关的数据处理都交给了主机去完成。由于终端客户不需要任何处理，因此 终端客户的工作报简单。这是一种典型的肥服务器，瘦客户机的工作模式。主机集中 模式结构如图3 - i 所示。 终端 终端 终端 图3 - ! 主机集中模式示意图 此模式安全可靠，资源得到充分共享，但主机的功能需要强大，主机负担过重 设备比较昂贵，系统可靠性比较差，而且用户界面不友好。 3 12 客户，服务器模式( c s ) 第三章系统的网络拓扑结构 基于w e b 的喷气织机远程监测系统的研究 客户服务器模式( c s ) 就是由服务器监听相应端口的输入，客户机向服务器发 出请求，服务器接收并处理请求，最后将结果返回给客户机。传统的客户服务器模