CN101303605B - 用于控制织机工作速度以优化其生产率的自动化方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制织机工作速度的自动化方法，目的在于优化其工作效率，包括步骤：以等于标准工作速度的速度Viniz启动织机；检测第一时间段t1内全部的停止次数NF1，并通过公式：BF＝Vtel·Δt/NF和RM＝BF/(BF/Vtel+TF)＝BF·Vtel/(BF+TF·Vtel)确定BF1和RM1的值；在随后的时间段t2、t3、tn内用相同的方式检测每段时间内全部的停止次数NF，计算不同时间段BF和RM的值；在第一段后的每个时间段t结束时将时间段tn的值RMn与代表以前段平均生产率的参考值RM比较，并在随后的一个时间段内，根据RMn大于还是小于参考值RM将织机速度提高/降低预定值ΔV。

Description

用于控制织机工作速度以优化其生产率的自动化方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制织机工作速度的自动化方法，目的在于最大化其生产率。特别地，本发明涉及在标准工作速度邻域内织造速度的微调方法。 
背景技术
众所周知，织机的生产率通常定义为单位时间内(如每分钟)引入纬纱的数量。当然计算中要区别最大织机效率-在没有停车的情况下而因此在短时间段内，在理想织造条件下能够实现的效率-和平均织机效率，也就是在相当长的一段时间内(如几小时、几天等)评估的生产率，并考虑了为修复纬纱或经纱在织造中出现断头或其它错误而造成织机停车的情况。最大生产率反映了织机的峰值性能，而平均效率是实际织机性能的重要参数。 
以下，平均生产率将被称为：RM＝平均生产率＝预定时间内每分钟实际引纬量。 
然后通过Vtel＝织机速度(每分钟行程数)来表示，在织机织造中没有为检修而停车的理想情况下当然可以得到以下关系： 
RM＝Vtel。 
此外，BF表示织机停车前正确执行引纬的平均数(也就是引纬的数量)，NF为时间段Δt内织机停车的次数，这两个量通过这样的关系相关联： 
BF＝Vtel·Δt/NF。 
最后： 
TF表示每次停车的停机时间(按分钟)，也就是实施维修并重新启动织机所需要的时间，简单起见，以下考虑因素中该时间被认为不变并且等于平均维修时间。通过区别断纬引起的停车还是断经引起的停车，并为这两种情况相应分配不同的停机时间，可以得到更好的结果。 
根据上述定义，在等于BF/Vtel的一段时间(按分钟表示)后，生产期间将出现由纬线或经线的故障引起的停机时间，因此BF根纬线将在等于以下的全部时间内引入：BF/Vtel+TF。 
因而，每分钟的引纬数并因此平均生产率就等于： 
RM＝BF/(BF/Vtel+TF)＝BF·Vtel/(BF+TF·Vtel) 
作为这个等式的正确性的证明，可以容易看出： 
-如果TF＝0(无停车时间)，RM＝Vtel＝理想情况下获得的生产率； 
-如果BF趋于无穷(也就是NF＝0，无停车)，补充项TF·Vtel对于BF变得微不足道，因此再次获得RM＝Vtel＝理想生产率。 
前面用于计算RM的等式已经应用在织机速度的优化研究中，基于其上设计出本发明的方法。 
EP-371483提出织机工作速度的控制方法，其中织机停止的极限频率是根据织物质量和操作者维修需要的时间提前计算的，从而当检测的错误频率低于/高于所述极限频率时提高/降低速度。 
然而，这种方法受引入到停止极限频率评价步骤中的复杂性和近似的影响，因而在工业中需要更简单的控制方法，从操作者预先设定的标准加工条件开始，允许自动寻求最大生产率的可能的速度。 
发明内容
本发明的目的因此在于提出一种用于控制织机的工作速度的自动化方法，其可以优化以在特定时间内的实际引纬来表示的织机生产率，在标准工作速度的预设邻域中改变工作速度，而不需要定义先验的极限品质参数。换言之，本发明提出一种织机速度的控制算法，其能够根据先前加工周期内的织机加工数据，决定最佳工作速度并最大化织机生产率。 
根据本发明，该目的通过具有如权利要求1所述的控制织机工作速度的自动化方法实现。 
本发明方法的进一步特征在从属权利要求中阐述。 
现在说明本发明的控制方法在以下基本条件及假设下工作的片梭织机上的示例性应用： 
1.织品每4天一换；因此将评估本发明控制方法在4天的周期内的作用； 
2.600行程/分钟的典型工作速度； 
3.工作速度变化的允许范围由发明的控制方法自动决定，限制在初始速度的±10％的邻域内，优选±5％；事实上，超越这个范围的速度变化需要操作者干预以改变机器的织造设定； 
4.规定由于纬线或经线断头导致织机停止的数量级：每10,000个行程1次； 
5.固定每次停车的织机停止时间，该时间可以对纬线或经线故障而不同。 
附图说明
该示例性应用将参考附图进一步阐明，其中： 
图1A、B、C和D图示说明了对于为维修操作的织机停车的四个不同持续时间，取决于工作速度的平均织机生产率的趋势，其中假设停车频率NF随速度呈指数性增长； 
图2A、B和C图示说明了对于不同的初始速度的工作速度的趋势以及应用了本发明方法的织机的平均织机生产率的趋势。 
具体实施方式
用于本发明方法的工作速度最优化的算法因而只需要——为了其驱动——在后续织机操作期间织机的停止次数的自动检测，也就是参数NF的自动检测。这个检测必须小心实施，不考虑例如所有手动停止(也就是由操作者的动作而导致的停止)以及所有可能不会直接贡献于织机工作速度的其它停止。事实上，本发明控制方法主要基于织机速度增长总会引起NF增长的假设。 
为此，申请人作了初步试验，确定本发明方法的有益的施用领域限于NF伴随工作速度以高于正比的方式增加的加工条件。事实上，只有在这些情况下生产率的最大值点的存在被证实是在标准工作速度的邻域内。其余情况下，简单地使织机在最大允许速度下运转就实现了最大生产率。 
图1表示取决于工作速度的织机的平均生产率趋势定性图，其中假设NF随速度指数增长。不同的图对应不同的停机时间TF，假设每个实施方式中该时间不变，如图证明的，该时间严重地影响平均生产率曲线的峰值位置。事实上，如果TF＝1或2分钟，从Viniz＝600rpm/min开始，需要增加速度以增加生产率；如果TF＝3或4分钟，还是从Viniz＝600rpm/min开始，则需要降低速度以增加生产率。 
在上述假设的框架中，因此根据本发明优化工作速度的方法提出了以下步骤： 
a)织机以等于标准工作速度设定项(例如600rpm/min)的速度Viniz启动；
b)在第一时间段t1(例如3小时)内检测全部的停止次数NF1，从而计算BF1和RM1的值。 
c)在随后的时间段t2、t3、tn内同样地检测全部的停止次数NF，计算不同时间段BF和RM的值； 
d)在每段时间t结束时将RMn的值与RM的参考值比较，并在随后的时间段，取决于RMn大于还是小于参考值RM，将织机速度提高/降低预先确定的值ΔV(例如5rpm/min)。 
参考值RM可以等于紧邻的之前时间段内计算的值RM(n-1)，或者等于之前所有时间段内的平均生产率的平均值RM平均。 
由于上面所述，因而速度改变设定在第二时间段结束时，也就是当可以在本段(第二个)的生产率和前段(第一个)的生产率作比较时。当然，在平均生产率值RM0已知的常规生产条件下，通过用上面提到的值RM0比较第一时间段结束时的平均工作效率值RM1，就可以设定已经从第一时间段结束时开始的工作速度增加/减少。 
时间段t1、t2、tn通常具有同样的持续时间而其长度通过试验根据一段时间内发生的停止的次数确定。事实上，需要每一段时间内的NF足够高，以使得取决定于速度改变的NF的改变发生的百分比很小。否则，该控制方法将意味着连续的速度振荡而不是真的向最佳值的收敛。 
从目前申请人进行的测试来看，可以确定当停止次数NF是如上述的每10,000个行程1次的数量级时，每段时间的最佳持续时间——假设整个加工期4天——在3至约6小时之间。当NF的数量级相比上述量级显著增加或减小，或当加工的整个持续时间比上述时间更短或更长时，该持续时间必须成比例减少或增加。 
ΔV的值，也就是监测的每个时间段的结束时速度增加/减少的值可以不变，像上面指出的，范围例如在3到7rpm/min之间，优选等于5rpm/min。然而，如果在预先确定的最大和最小值，例如在7rpm/min和1rpm/min之间，每个循环中ΔV以线形变化或遵照其他规律逐步减小，可以确定获得更好和更快的向最佳值收敛的织机速度。ΔV的减小规律还可以考虑以前的ΔV变化历程，从而相对于其中在多次相继的时间段中速度变化具有相同的正负号(也就是持续的速度提高/降低)的相反情况下使用的减小的渐进性，当在随后的时间段发生相反信号的转换(也就是速度增加和减小的转换)时，提高减小的渐进性。 
图2A、2B和2C示出说明织机中织造速度变化的图，其中织机实施了根据本发明用于控制速度的自动化方法，并从不同的织机初始速度开始。在这个实验中，在第二段时间内施加正的5rpm/min的常数ΔV，正如从第二段的速度峰值看到的。可以注意到在所有的情况中工作速度已经在第一加工日结束时足够迅速地朝着最佳值收敛。 
在图的右手侧示出了相同时间段中平均生产率RM的变化以及生产率的百分率增长值DR％，该百分率增长值在与初始阶段t1相同条件下计算为实际生产率和整个加工阶段操作实现的理论生产率间的百分比。在所有情况中该系数的增长已经被检测。 
本发明的控制方法已经参考一些实施方式进行了说明，但是很明显，在不脱离本发明的限于所附的权利要求的保护范围内，可以有各种变化形式。 

Claims (18)

1.用于控制织机工作速度的自动化方法，包括以下步骤：
a)以等于标准工作速度的速度Viniz启动织机；
b)检测第一时间段t1内全部的停止次数NF1，并通过公式：
BF＝Vtel·Δt/NF
RM＝BF/(BF/Vtel+TF)＝BF·Vtel/(BF+TF·Vtel)
确定在所述第一时间段织机停车前正确执行行程的平均数BF1的值和平均生产率RM1的值，其中：
Vtel＝织机速度
Δt＝预定时间段
TF＝每次停车的停机时间；
c)在随后的时间段t2、t3、tn内用相同的方式检测每个时间段内全部的停止次数NF，计算不同时间段t2、t3、tn的织机停车前正确执行行程的平均数BF的值和平均生产率RM的值；
d)在第一时间段后每个时间段t2、t3、tn结束时，比较在一个时间段tn的平均生产率RMn的值与在前的时间段tn-1的平均生产率RM(n-1)的值，并在随后的时间段tn+1内，根据在所述时间段tn的平均生产率RMn是分别大于还是小于在前的时间段tn-1的平均生产率RM(n-1)，而将织机速度Vtel提高或降低一预定值ΔV。
2.如权利要求1所述的用于控制织机工作速度的自动化方法，其中在第一时间段t1结束时依据第一时间段的平均生产率RM1和与以前类似加工相关的平均生产率RM0的值的比较发生速度变化。
3.如权利要求1所述的用于控制织机工作速度的自动化方法，其中对于每10,000个行程停1次数量级的织机停车频率，时间段t的持续时间恒定并在3至6小时之间的范围内。
4.如权利要求1所述的用于控制织机工作速度的自动化方法，其中每个时间段内的速度提高/降低值恒定。
5.如权利要求4所述的用于控制织机工作速度的自动化方法，其中所述每个时间段内的速度提高/降低值在7至3rpm/min之间的范围内。
6.如权利要求1所述的用于控制织机工作速度的自动化方法，其中每个时间段中的速度提高/降低值在每个循环中以线性方式或遵照其他规律在预先确定的最大值和最小值之间逐步减少。
7.如权利要求6所述的用于控制织机工作速度的自动化方法，其中当以前的时间段中进行的速度变化具有相反正负号时，每个时间段内工作速度提高/降低的减小渐进性高于当以前的时间段中的速度变化具有一致正负号时的减小渐进性。
8.如权利要求6或7所述的用于控制织机工作速度的自动化方法，其中每个时间段中所述速度提高/降低在7至1rpm/min的范围内。
9.如权利要求6或7所述的用于控制织机工作速度的自动化方法，其中允许速度变化范围限制在初始速度Viniz的±10％。
10.用于控制织机工作速度的自动化方法，包括以下步骤：
a)以等于标准工作速度的初始速度Viniz启动织机；
b)检测第一时间段t1内全部的停止次数NF1，并通过公式：
BF＝Vtel·Δt/NF
RM＝BF/(BF/Vtel+TF)＝BF·Vtel/(BF+TF·Vtel)
确定在所述第一时间段织机停车前正确执行行程的平均数BF1的值和平均生产率RM1的值，其中：
Vtel＝织机速度
Δt＝预定时间段
TF＝每次停车的停机时间；
c)在随后的时间段t2、t3、tn内用相同的方式检测每个时间段内全部的停止次数NF，计算不同时间段t2、t3、tn织机停车前正确执行行程的平均数BF的值和平均生产率RM的值；
d)在第一时间段后每个时间段t2、t3、tn结束时，比较在一个时间段tn的平均生产率RMn的值与在所有前面时间段的平均生产率RM平均的平均值，并在随后的时间段tn+1内，根据在所述时间段tn的平均生产率RMn是分别大于还是小于在所有前面时间段的平均生产率RM平均的平均值，而将织机速度Vtel提高或降低一预定值ΔV。
11.如权利要求10所述的用于控制织机工作速度的自动化方法，其中在第一时间段t1结束时依据第一时间段的平均生产率RM1和与以前类似加工相关的平均生产率RM0的值的比较发生速度变化。
12.如权利要求10所述的用于控制织机工作速度的自动化方法，其中对于每10,000个行程停1次数量级的织机停车频率，时间段t的持续时间恒定并在3至6小时之间的范围内。
13.如权利要求10所述的用于控制织机工作速度的自动化方法，其中每个时间段内的速度提高/降低值恒定。
14.如权利要求13所述的用于控制织机工作速度的自动化方法，其中所述每个时间段内的速度提高/降低值在7至3rpm/min之间的范围内。
15.如权利要求10所述的用于控制织机工作速度的自动化方法，其中每个时间段中的速度提高/降低值在每个循环以线性方式或遵照其他规律在预先确定的最大值和最小值之间逐步减少。
16.如权利要求15所述的用于控制织机工作速度的自动化方法，其中当以前的时间段中进行的速度变化具有相反正负号时，每个时间段内工作速度提高/降低的减小渐进性高于当以前的时间段中的速度变化具有一致正负号时的减小渐进性。
17.如权利要求15或16所述的用于控制织机工作速度的自动化方法，其中每个时间段中所述速度提高/降低在7至1rpm/min的范围内。
18.如权利要求15或16所述的用于控制织机工作速度的自动化方法，其中允许速度变化范围限制在初始速度的±10％。
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