人力成本的上升、原材料價格的上漲以及人民幣匯率的不斷提升，不斷的擠壓紡織、服裝市場的利潤空間，如何減少勞動力的使用量、減少機臺的停車時間、提升機臺的使用效率成為工廠管理者迫在眉睫的問題。
某客戶細紗機車間共計擁有110臺機臺，實行三班工作制，每天都需要人員到機臺上抄寫產(chǎn)量數(shù)據(jù)，然后輸入到Excel表格中進行統(tǒng)計，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、實時性較差；同時為了防止操作工擅自修改工藝參數(shù)，需要工藝員定時對現(xiàn)場機臺的參數(shù)進行定時巡檢；另外紗線品種變更時，需要對到車間對每個機臺的參數(shù)進行一一調(diào)整，費時費力，機臺出現(xiàn)故障時，無法及時了解到，降低了機臺的使用效率。為了提升紡紗工廠整體效益，客戶需要一套高性價比、可靠性高、易于操作的信息系統(tǒng)，臺達細紗機信息化系統(tǒng)可以使客戶容易的實現(xiàn)機臺的管理、全車間整體監(jiān)控、工藝參數(shù)修改、生產(chǎn)報表統(tǒng)計等功能。
1 解決方案
客戶機臺的細紗機采用的是臺達的控制方案，為"文本+PLC+PLC"的方式，文本采用DVP-TP04AS2，PLC采用DVP 24ES，而變頻器采用臺達專為紡織行業(yè)涉及的無散熱風(fēng)扇的平板機型VFD-B-P系列變頻器，如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
由于原本機臺上選擇的PLC為只有兩個通訊口的DVP ES系列，而在機臺上因需要和文本顯示器及變頻器通訊，因此PLC的兩個通訊口均已被占用，而文本顯示器除去與PLC通訊的RS232接口，仍然有一個RS-485通訊接口空閑，因此選擇此485通訊口為數(shù)據(jù)機臺數(shù)據(jù)的采集和修改接口，無需再增加額外的數(shù)據(jù)采集器，節(jié)省了客戶的投入成本。
根據(jù)數(shù)據(jù)的采集流程，信息系統(tǒng)分成三層，如圖2所示，自下而上依次為：
設(shè)備層：機臺的文本顯示器對PLC進行讀寫控制；
數(shù)據(jù)交換層：數(shù)據(jù)交換層的PLC與各個機臺的文本顯示器進行數(shù)據(jù)交換；
信息層：PC的數(shù)據(jù)讀寫模塊對與數(shù)據(jù)交換層PLC進行數(shù)據(jù)交換。
圖2 系統(tǒng)架構(gòu)圖
1.1 設(shè)備層
采用Modbus方式通訊，將機臺上所需要讀寫的工藝參數(shù)進行搬移、集中化處理，減少不連續(xù)地址讀寫帶來的低效率，每個機臺需要讀取的參數(shù)達到90個字，寫入達到20個字。
1.2 數(shù)據(jù)交換層
在數(shù)據(jù)交換層中，用臺達DVP 28SV作為主站，對機臺的TP文本顯示器直接進行數(shù)據(jù)的讀取和寫入。主從PLC的通訊協(xié)議采用PLC-Link進行，PLC-Link是臺達基于Modbus開發(fā)的一種通訊方式，具備從站自動偵測功能，從站斷線提示，從站數(shù)據(jù)交換指示等功能，一個主站最多可以和32臺PLC從站進行數(shù)據(jù)交換，通訊速度最高可達115kbps，每次最大讀取字數(shù)100個，最大寫入字數(shù)100個。
考慮到讀寫周期，每個數(shù)據(jù)交換層的PLC連接11個機臺。整個車間的所有機臺參數(shù)可在不到2秒內(nèi)完成參數(shù)的讀取。
1.3 信息層
信息層通過工業(yè)以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換，工業(yè)以太網(wǎng)憑借高速、易于擴展等特點，吸引越來越多用戶，本項目中主要采用Modbus TCP協(xié)議，數(shù)據(jù)交換層的PLC可通過左側(cè)擴展的以太網(wǎng)模塊DVP EN01，與工控機進行數(shù)據(jù)交換。
信息系統(tǒng)的軟件主要由8個功能塊組成：
1）設(shè)備管理模塊：可對設(shè)備的型號、規(guī)格等參數(shù)進行統(tǒng)一管理；
2）數(shù)據(jù)交換模塊：數(shù)據(jù)采集模塊用于獲取設(shè)備的產(chǎn)量、工藝參數(shù)、報警信息等信息，用于產(chǎn)品全程追溯；
3）圖形化監(jiān)控模塊：將采集模塊采集到的數(shù)據(jù)進行通過文字、表格、圖片等方式顯示，通過模塊可監(jiān)控到車間每一個機臺的生產(chǎn)信息，包括機臺的運行電流、當(dāng)前產(chǎn)量、運行時間等，通過圖形、動畫的方式，還可更直觀地反應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場的信息；
4）參數(shù)管理模塊：可以在進行產(chǎn)品切換時進行，對工藝參數(shù)進行批量修改；
5）報表統(tǒng)計模塊：報表功能可以根據(jù)客戶設(shè)定，定時生成日報、周報、月報等，格式與Excel完全兼容；
6）數(shù)據(jù)庫模塊：用于存儲產(chǎn)量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，以便報表統(tǒng)計模塊調(diào)用；
7）Web監(jiān)視模塊：用戶可在局域網(wǎng)內(nèi)通過網(wǎng)頁的方式進行了解車間的生產(chǎn)狀況；
8）報警模塊：可實時顯示機臺的報警狀況，并追溯報警歷史。
圖3 機臺參數(shù)監(jiān)視畫面
圖4 工藝參數(shù)設(shè)置畫面
圖5 生產(chǎn)報表模塊
2 實施結(jié)果
通過細紗機信息系統(tǒng)，客戶可深切的感受到信息化帶來的好處。
1）取消了每天產(chǎn)量數(shù)據(jù)抄寫、輸入，取而代之的是報表統(tǒng)計功能，節(jié)省了勞動力的使用量，同時減少人為的誤差。
2）取消了工藝人員的參數(shù)巡檢，節(jié)省了時間，產(chǎn)品的質(zhì)量有更大的保障。
3）而參數(shù)管理模塊以避免了更改參數(shù)時逐一修改造成的時間浪費，通過配方的方式進行參數(shù)的修改，減少了更換品種所需要的時間，使得生產(chǎn)更加的靈活。
4）對于設(shè)備而言，若出現(xiàn)故障問題時，可以第一時間趕到現(xiàn)場，減少設(shè)備停機時間，同時機臺的故障記錄可作為設(shè)備維護保養(yǎng)的依據(jù)。
圖6 項目實施后現(xiàn)場車間
目前，臺達細紗機信息化系統(tǒng)已經(jīng)在國內(nèi)的部分紡紗廠開始啟用，很好地解決了紡織企業(yè)生產(chǎn)作業(yè)過程和管理的問題，為企業(yè)精簡管理人員、提高產(chǎn)品質(zhì)量、優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度提供了可靠的依據(jù)，給企業(yè)帶來良好的社會和經(jīng)濟效益。