USTER细纱单锭检测装置的应用实践

高 阳 黄 兵 王小惠 章美云

(江苏大生集团有限公司，江苏南通，226002)

目前纺纱企业在细纱工序大多采用人工巡检的方式发现纺纱断头，如果未及时处理断头，就会继续造成原材料的消耗。为了及时快速处理断头，就得增加用工或提高工人劳动强度。根据以往的研究表明，细纱工序30%～35%的断头是由5%的锭子造成的。由此可见，细纱工序中需要有一种辅助类的产品，及时发现断头锭位，并进行数据汇总分析，进而提高产品质量、减少损耗、提高工人劳动效率。细纱单锭检测产品应运而生，它的主要目的就是及时找到断头，减少纱线断头时间，提高工人的劳动效率。而在实际应用中还可与工厂的智能控制与监控相连，实时监控每个锭子的情况，为集中控制、优化管理提供有力的支持，在降低消耗、减少用工、优化管理等方面为企业提供帮助，实现纺纱自动化和智能化[1-4]。现以我公司使用的USTER细纱单锭检测装置为例，介绍其使用情况。

1 USTER细纱单锭检测装置

1.1 主要组成部分

USTER细纱单锭检测装置主要部件如图1所示。

如图1所示，其主要部件有Sentinel工作站(PC端)、控制器、传感器(单锭传感器、主轴传感器、前罗拉传感器、落纱传感器)、警示灯、电能表、温湿度计等，目前多家厂家逐步推出粗纱自停装置与单锭检测配套，进一步提高单锭检测利用效率。

当检测到断头或弱捻等信号，反馈到控制器，其对应的LED灯做出相应指示，指引挡车工或机修工进行处理，这些信号传输到PC端和智能终端汇总，方便管理人员进一步分析。

图1 USTER细纱单锭检测装置示意图

1.2 检测原理

细纱机单锭检测装置原理是检测钢丝圈在钢领上的运转情况，以此来反馈纺纱断头、弱捻等情况。目前主要分为光电式和电磁式两种形式。光电式即通过光电感应钢丝圈的运转速度，从而检测每个锭子的运转情况；电磁式是通过安装在每个锭子上的磁性传感器检测钢丝圈的运转速度，从而检测每个锭子的运转情况。光电式和电磁式单锭检测的优劣如下。

光电式单锭检测的优点是光电感应探头可距离钢领和钢丝圈有一定的距离，挡车工接头操作方便。缺点是受周边坏境如车间温湿度、飞花等影响较大，如果钢丝圈与钢领颜色较接近，可能会出现误报的情况，而且当前光电式传感器成本较高。

电磁式单锭检测的优点是受车间环境影响较小，通用性强且成本较低。缺点是电磁感应导致钢领和钢丝圈距离较近，容易使得钢丝圈磁化，并吸附在检测头上面，不便挡车工接头；同时由于磁化效应改变纱线在钢丝圈中的运行通道，可能影响纱线质量。

2 USTER细纱单锭检测装置的应用

2.1 对车间的生产监控

单锭检测装置可实时监控细纱机台生产情况，通过检测断头、链状断头、空锭、弱捻等，结合LED灯和粗纱自停装置的反馈，让细纱挡车工和机修工有目的地处理相应的锭子，提高生产效率。

单锭检测装置可实时监控车间温湿度情况，通过每台车上的温湿度计，为车间空调系统提供更加详实的数据。

单锭检测装置可实时监控机台能耗，通过各个机台能耗对比，可以直接反映出不同机台的电耗信息。

2.2 辅助车间生产管理

2.2.1在员工考核方面

通过单锭检测装置汇总在PC端的数据，例如对平均落纱时间、平均接头时间、换粗纱时间、产量等，可实现对挡车工的考核。

通过单锭检测装置汇总在PC端的数据，例如对断头率、恶劣锭子等，可实现对机修工的考核。

2.2.2在工艺与计划方面

对工艺而言，通过单锭检测装置汇总在PC端的数据，例如对千锭时断头、温湿度曲线、钢丝圈周期、锭速曲线、能耗曲线等数据进行分析，可以优选出最佳锭速曲线、最佳钢丝圈周期等工艺。

对计划而言，通过单锭检测装置汇总的数据，可以预测粗纱了机时间。

3 模糊聚类分析

对于纺纱车间而言，一个班组的考核或者一种最佳工艺是由多个因素决定的，仅从各个单一影响因素来评价其优良是不合理的，因此需要通过综合的方法来判定整体优良。而优良判定具有一定的模糊性，需要从多角度、全方位来比较分析。通过采用模糊分析法来判定，可以把复杂问题简单化，便于进一步分析。本文通过优选最佳运转班组的案例来进一步说明[5-6]。

一般情况下，车间运转分为甲、乙、丙三班，运转班组在传统考核中，一般以产量对班组进行考核，但产量不仅受到挡车工所在的运转班组的影响，同时也受到机台检修等情况的影响，因此通过产量无法量化对班组的考核，且没有说服依据。细纱机的运转，除检修外，主要分为正常纺纱、落纱、了机三个阶段。因此，通过单锭检测装置中平均接头时间、平均落纱时间、平均了机时间等数据，可以直接对班组进行考核且更有说服依据。

3.1 建立评价因素结合

一段时间内，甲、乙、丙三个运转班的平均接头时间、平均落纱时间、平均了机时间见表1。

表1 班组运转情况单位：min

班组平均接头时间平均落纱时间平均了机时间甲班乙班丙班13.412.813.84.44.64.5504745

在此案例考核中，只考虑平均接头时间、平均落纱时间、平均了机时间的影响，因此构成纱线性能的向量Ui=(Ui1,Ui2,...,Uij)。其中i为班组号，i=1、2、3，分别代表甲、乙、丙，Uij为第i班组的第j项指标，j=1,2,3。所构成的矩阵U为：

其中矩阵从上到下，从第1至第3分别代表甲、乙、丙三班。从左到右分别代表平均接头时间、平均落纱时间、平均了机时间。

3.2 建立评判矩阵R

由于各个指标量纲和数量级均不同，为了简化研究，消除之间的差异，在利用数学模型进行分析时，需要对数据进行模糊化处理。本文选用极差规格化的方法，对数据进行处理，具体公式如下。

(1)

其中，当Ui=Umin时，U=0；当Ui=Umax时，U=1。

(2)

其中，当Ui=Umin时，U=1；当Ui=Umax时，U=0。

当使用公式(1)时，测试指标与性能呈正相关；当使用公式(2)时，指标与性能呈现负相关。

对于平均接头时间、平均落纱时间和平均了机时间而言，指标越小性能越好，因此采用公式(2)处理，处理后的矩阵R为：

3.3 综合评判计算与结论

由于平均接头时间、平均落纱时间和平均了机时间都是班组考核重要的性能参数，因此在制定权重系数时均设定为0.33、0.33、0.33(该系数可按车间实际情况进行调整)，则可以确定权重系数B=(0.33,0.33,0.33)。

通过确定各项指标的权重比例及经过规格化处理的矩阵U，可以计算出所需的综合评判矩阵A。

A=R×B

从上述计算可以看出，在甲、乙、丙三班的综合考核中，乙班最优，丙班其次，甲班再次。

从上述案例可以看出，通过模糊判定，可以更加细化各个指标，进行综合判定。按照此类方法，还可以通过单锭检测进行,例如优选最佳钢丝圈周期、最佳锭速等方法。

4 结语

细纱单锭检测装置的出现是纺织行业大数据智能化生产的体现，其可分为光电式和电磁式两种形式，在实际应用中各有优势。通过实践证明，细纱单锭检测装置的应用可为细纱车间减少用工，优化人员、工艺、计划管理，为提高生产效率提供了一条新的途径。进一步利用单锭检测的数据，通过建立如模糊聚类分析之类的数据模型，可以使车间得到更优化的管理。因此，纺纱车间还需更好的开发应用其功能，使其发挥更大的作用。