劍桿織機(jī)經(jīng)過近５０年的發(fā)展，目前其最高車速可達(dá)７００ｒ／ｍｉｎ，引緯率可達(dá)１６１２ｍ／ｍｉｎ，最大織造幅寬為４６００ｍｍ，最多可織１６色緯紗［１］。但是目前使用的有線監(jiān)控系統(tǒng)由于存在監(jiān)控點(diǎn)位置死板和線路布局復(fù)雜等諸多不利因素，影響了劍桿織機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)過程，不利于發(fā)揮劍桿織機(jī)高速、智能、高質(zhì)量和高效率的優(yōu)良性能。與有線監(jiān)控系統(tǒng)相比，無線通訊技術(shù)在劍桿織機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，使得劍桿織機(jī)的主監(jiān)控器與各控制單元分離，這樣可以優(yōu)化劍桿織機(jī)內(nèi)部線路布局，減少了復(fù)雜的現(xiàn)場總線數(shù)量和故障發(fā)生機(jī)率，也提高了劍桿織機(jī)的生產(chǎn)效率。一旦劍桿織機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)得到實(shí)際應(yīng)用，會使得劍桿織機(jī)的主監(jiān)控器不受空間位置的限制，監(jiān)控點(diǎn)移動靈活，并且無線監(jiān)控系統(tǒng)安裝簡單方便。這樣不僅有利于優(yōu)化織機(jī)的整體外部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和便于主監(jiān)控器的集中監(jiān)控，而且不需要費(fèi)用高、耗時(shí)長的布線施工并解決了有線監(jiān)控調(diào)試?yán)щy的問題。對于利用劍桿織機(jī)從事紡織品生產(chǎn)的企業(yè)來說，無線監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用能夠節(jié)省大量的費(fèi)用，降低企業(yè)的生產(chǎn)、管理和維修成本，可從總體上提高企業(yè)的利潤空間和市場競爭力。

１無線監(jiān)控系統(tǒng)方案

１．１劍桿織機(jī)無線監(jiān)控原理

ＧＰＲＳＤＴＵ是能實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)與ＩＰ數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換并通過ＧＰＲＳ進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)雙向傳輸?shù)臒o線終端設(shè)備，其ＤＴＵ硬件主要由中央處理器、無線通訊模塊和電源模塊三部分組成。ＧＰＲＳＤＴＵ系統(tǒng)包含ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議棧及ＴＣＰ／ＩＰ數(shù)據(jù)通信的功能。將ＯＰＣ技術(shù)引入到ＧＰＲＳＤＴＵ系統(tǒng)中，ＯＰＣ服務(wù)器與無線監(jiān)控終端采用ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議進(jìn)行實(shí)時(shí)雙向通訊，無線ＯＰＣ服務(wù)器具備固定的公網(wǎng)ＩＰ地址或固定的域名，ＯＰＣ客戶端和無線ＯＰＣ服務(wù)器之間采用ＣＯＭ／ＤＣＯＭ進(jìn)行通信［２］。劍桿織機(jī)無線監(jiān)控的過程實(shí)質(zhì)上是ＧＰＲＳＤＴＵ與無線ＯＰＣ服務(wù)器的通訊連接過程。將一張開通ＧＰＲＳ功能的ＳＩＭ卡插入到ＤＴＵ中，ＤＴＵ上電后會注冊到ＧＰＲＳ網(wǎng)絡(luò)上，由于無線ＯＰＣ服務(wù)器的公共ＩＰ地址或固定的域名作為參數(shù)存儲在ＧＰＲＳＤＴＵ內(nèi)，ＤＴＵ可以通過ＧＰＲＳ網(wǎng)絡(luò)主動發(fā)起與無線ＯＰＣ服務(wù)器的通訊連接，并保持通訊連接一直存在；如果出現(xiàn)通信連接中斷，ＧＰＲＳＤＴＵ將立即重新與無線ＯＰＣ服務(wù)器握手［３］。一旦雙向通訊連接成功，ＧＰＲＳＤＴＵ將接收到的劍桿織機(jī)各控制信號的串口數(shù)據(jù)立即封裝在一個(gè)ＴＣＰ包里，發(fā)送給無線ＯＰＣ服務(wù)器；反之，當(dāng)ＧＰＲＳＤＴＵ收到來自無線ＯＰＣ服務(wù)器發(fā)來的ＴＣＰ包時(shí)，會從中取出數(shù)據(jù)內(nèi)容，立即通過串口發(fā)送給劍桿織機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)。劍桿織機(jī)無線監(jiān)控的工作原理如圖１所示。

１．２無線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

１．２．１無線監(jiān)控終端設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)一套劍桿織機(jī)的無線監(jiān)控終端應(yīng)滿足兩方面要求。一方面無線監(jiān)控終端要能夠準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地監(jiān)測到劍桿織機(jī)的織機(jī)編號和動態(tài)數(shù)據(jù)，再通過無線通訊模塊連接到無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，傳輸?shù)街鞅O(jiān)控器上；另一方面在調(diào)看各織機(jī)的動態(tài)參數(shù)后，對各臺織機(jī)下達(dá)的控制指令傳輸?shù)綗o線監(jiān)控終端后，無線監(jiān)控終端能準(zhǔn)確地傳輸給各控制單元，及時(shí)驅(qū)動劍桿織機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動。如此反復(fù)就可通過無線監(jiān)控系統(tǒng)來完成劍桿織機(jī)的整個(gè)生產(chǎn)過程。

１．２．２無線監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)

劍桿織機(jī)無線監(jiān)控終端采用模塊化設(shè)計(jì)方式，可分為ＣＰＵ、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、ＡＩ數(shù)據(jù)采集通道、無線通訊模塊和電源模塊。ＣＰＵ以Ａｔｍｅｇａ１２８處理器為核心，負(fù)責(zé)整個(gè)無線監(jiān)控系統(tǒng)的管理和調(diào)度工作［３］。移動通訊ＧＰＲＳ是通用分組無線業(yè)務(wù)的英文簡稱，是在現(xiàn)有的ＧＳＭ網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上通過增加ＧＰＲＳ網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)ＧＧＳＮ和ＧＰＲＳ服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)ＳＧＳＮ發(fā)展出來的一種新的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，為現(xiàn)有數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)提供一種便捷的無線傳輸方式。ＤＴＵ是指數(shù)據(jù)終端設(shè)備，能夠?yàn)橥ㄐ艛?shù)據(jù)提供透明無線傳輸通道。基于ＧＰＲＳ的無線通訊模塊采用ＤＴＵ作為通信平臺承載著無線監(jiān)控終端與ＯＰＣ服務(wù)器通訊的主要任務(wù)［４］。在劍桿織機(jī)的實(shí)際工作過程中，其主要模擬信號有光電編碼位置信號、經(jīng)紗張力信號、緯紗張力信號、卷徑檢測信號、主軸轉(zhuǎn)速檢測信號、經(jīng)紗線速度檢測信號和斷經(jīng)、斷緯停車檢測信號，這些信號經(jīng)過Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器和ＣＰＵ通過ＲＳ－４８５傳送到無線監(jiān)控終端；無線監(jiān)控終端檢測到這些信號后再通過無線通訊技術(shù)傳輸?shù)街鞅O(jiān)控器。在主監(jiān)控器上下達(dá)控制指令后，指令經(jīng)無線監(jiān)控終端和ＲＳ－４８５后傳輸?shù)剑茫校丈希俳?jīng)Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器后分別控制劍桿織機(jī)的控鈕控制信號、織機(jī)主軸、織軸、電子多臂、卷布輥、引劍劍輪、信號中斷停車和產(chǎn)量、引緯率等參數(shù)顯示［５］。主監(jiān)控器對劍桿織機(jī)的實(shí)時(shí)工作參數(shù)可以通過Ｆｌａｓｈ數(shù)據(jù)存儲器和同步動態(tài)隨機(jī)存儲器進(jìn)行動態(tài)儲存，以豐富數(shù)據(jù)庫信息和方便調(diào)閱數(shù)據(jù)。劍桿織機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖２所示。

２劍桿織機(jī)無線監(jiān)控程序設(shè)計(jì)

劍桿織機(jī)無線監(jiān)控程序設(shè)計(jì)如圖３所示。劍桿織機(jī)主監(jiān)控器是ＯＰＣ服務(wù)器的客戶應(yīng)用，可以利用Ｖｉｓ－ｕａｌＢａｓｉｃ語言來編寫一套適合劍桿織機(jī)信號無線監(jiān)控的人機(jī)交互界面；界面實(shí)行友好設(shè)計(jì)，有足夠的儲存空間，能夠滿足劍桿織機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的雙向監(jiān)控和歷史數(shù)據(jù)的調(diào)閱。在實(shí)際劍桿織機(jī)的監(jiān)控工作中，操作人員首先開啟主監(jiān)控器，應(yīng)用程序進(jìn)入初始化狀態(tài)，人機(jī)交互界面打開，此時(shí)會出現(xiàn)圖標(biāo)顯示ＧＰＲＳＤＴＵ是否與無線ＯＰＣ服務(wù)器握手成功；待網(wǎng)絡(luò)連接暢通之后界面進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，這時(shí)操作人員不僅可以調(diào)出織機(jī)運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)，也可以選定需要即將工作的織機(jī)并根據(jù)工作狀況設(shè)置參數(shù)［６］。當(dāng)所選織機(jī)不能正常工作時(shí)，操作人員可以下達(dá)指令檢測織機(jī)故障原因；當(dāng)所選織機(jī)工作正常時(shí)，操作人員會下達(dá)控制指令來檢測選定織機(jī)的實(shí)時(shí)工作參數(shù)。對于在正常工作過程中織機(jī)出現(xiàn)斷經(jīng)和斷緯現(xiàn)象時(shí)，織機(jī)會立即自動停車以防出現(xiàn)疵點(diǎn)。織機(jī)結(jié)束工作時(shí)，數(shù)據(jù)會自動保存到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中方便下次調(diào)閱。