CN1033914A - 多工位生产机械中信息的传输方法及设备 - Google Patents

Abstract

一种在多工位生产机械特别是纱线生产机械中 传输信息的方法和设备，该机械中各工位具有有关的 监控台和监控传感器，传感器的信号经由引线馈到中 央机，其特征在于，中央机经由所有监控台的公用线 路向各监控台加一调制的馈电电压，调制由多个部分 组成，各部分与其中一传感器有关且由传感器通过从 由调制标记出的起始点起计数而加以检测，在发生具 体事故时，传感器对与相应各监控传感器有关的部分 或诸部分作标记，然后由中央机识别该标记和有关的 传感器。

Description

本发明涉及一种用于在多生产工位（production    station）生产机械中，特别是纱线生产机械中，传输信息的方法和电路，在该生产机械中，各生产工位具有带一个监控传感器的有关监控台，监控传感器的信号经由各引线馈送到中央机。从欧洲专利申请EP-A-90766可以了解到这种方法和电路的情况。该专利申请公开了一种用于监控纱线在纺织机械中运行所经过的多个工位的电子询问系统。为达到此目的，各纱线运行工位配备有以测试头的形式出现的监控台供检测断线之用，来自测试头的信号则由一询问电路通过各引线馈送到一显示器上或构成中央机的控制装置上。该公知电路的特点在于，将具有一数据输入端和一时钟输入端的双稳态控制装置与各测试头相联起来，各双稳态控制装置则经由它们的各数据输入端串联连接，其各时钟输入端连接到一公共时钟上。双稳态控制装置串联连接的缺点在于，其中一个控制装置出故障时就会使整个线路失灵。对具有纱线运行工位往往在1000个以上的纺织机械来说，这种情况是极为不利的，因为在这样多的生产工位上始终存在其中一个工位出故障的风险。这种公知的设置还需要在布线方面花一笔费用，尽管这笔费用与其它公知电路相比是较低的，但仍然还是高到我们所不希望有的程度的。

瑞士专利申请CH-A-479478中介绍了断线检测器的一个例子。在西德专利申请DE-A-2，313，959中闸述了对断线传感器的一项改进，在该断线传感器中，断线传感器的输出信号是在一评价电路中进行评价，该评价电路的输出则触发一警报装置或控制一控制装置，使自动停止纱线传送。各断线传感器都设有这种评价电路，但所述专利说明书没有公开在评价电路各输出端的各警报信号是如何被馈送到一中央监控装置上去的。西德专利公开说明书DE-OS    2，731，017公开了这样做的其中一个可能方案，在该方案中，为了监控纺织机械中各工位的一连续序列从而检测任何断线情况，令传感头在通过各工位的导轨上移动，以便以无接触的方式收集电信号，传感头的牵引带则制成金属导电牵引带，形成在传感头与中央机之间的电连接。

本发明的目的是以电气的方式提供一种简单的信息传输电路，这种信息传输电路在布线和电子方面的费用开支极小，可用于具有多个需要监控的工位的生产机械中的任何部分，该电路是这样的一个电路，即某一特定监控台的一个元件出故障时不会使整个信息传输系统失灵，此外该电路还能将能量传输给设在各工位处的各执行元件。

这个问题的解决，对所有具有多个完全相同的生产工位，且希望检测出各生产工位的某给定状态，使有关生产过程适应所述状态，最后将来自所有生产工位的有关该特定状态的信息传送到中央评价台的生产机械来说，是很重要的。

举例说，在具有多个纺纱工位的环锭纺纱机中，各纺纱工位的纱线传感器检测有关纺纱工位是否在正常地产纱。有一个电子放大器将传感器的信号转换成合适的电触发信号以触发与特定纺纱工位有关的头道粗纱停止装置。头道粗纱停止装置则在纺纱工位的正常操作中一旦出现任何故障时，中断头道粗纱的喂纱动作。于是“纺纱工位发生故障”的信息就经由通讯线路通知给中央机，中央机则通知操作人员有关所检测出的工位的数目和位置，并作出对整个生产过程的统计资料。

应该着重指出的是，在过去所有公知的解决纺织机械的这一系列问题的方案中，需要在电气布线方面花相当大的一笔开支，这一方面是为了确保对各生产工位的传感器、评价电子元件和触发元件的供电，另一方面是为了将信息从有关工位传送到中央评价装置上。在公知的系统中，这些问题是以供电作为一方面以信息的传输作为另一方面分开加以解决的。

此外我们知道，还有各种各样的解决方法将来自各生产工位的信息组合成组，然后将整组的信息以编码的方式在单对导线上传输。相应的编码方法是大家都知道的，而且基本上是标准化了的（串行接口，例如RS232）。但相应的代码在电子方面的开支是相当大的，而且在任何情况下是高到不能用于各专用的纺纱工位上。

为解决上述问题，在本说明书开头所述的那种方法中，本发明具有这样的特征：中央机由所有监控台的公用线路往各监控台施加一调制的馈电电压，调制由多个部分组成，每部分与其中一个监控传感器有关，且由该监控传感器加以检测，检测的方法是从调制标记出的起始点起计数，而在发生某一具体的事故时，每个监控传感器对与相应各监控传感器有关的该部分或诸部分作标记，由中央机识别该标记和有关的监控传感器。

用这种方法，所有的监控台就可与中央机并联连接，由中央机传送调制了的馈电电压。该馈电电压一方面用以供电给各监控台，另一方面包含一与各监控台有关的按时间顺序的部分的序列。通过在各监控台进行计数，各监控台本身检测出具体分配给它的是馈电电压的什么时段，且在发生特定故障（例如断纱）时能相应地标去出该时段，即改变或调节该时段内的电压曲线，由中央机识别该标记。为确定所述标记到达的时间，中央机还能确定发出该标记的监控台。该程序不需要特殊的编码，因而不需要多个接口。由于各监控台是与中央机并联连接的，因而一监控台出故障时不会导致整个信息传输系统失灵。鉴于所有监控台的公共线路可同时用以供电给各监控台，而必要还可把电能储存在各监控台中，布线方面的开支达到最小程度，因为只需要两根线就可以只通过两个端子把各监控台连接起来。

解决上述问题的一种特定的电路的特征在于，中央机经由一对导线将有规则重复的调制的馈电电压馈送给各监控台，这种监控台各个连接到一对导线，该调制由多个连续而类似的部分组成，各部分与其中一个监控台有关且由该监控台借助于一计数装置进行检测，各监控台具有一标记装置，在有为有关监控传感器所检测到的事故发生时，该标记装置对与相应的各监控台有关的诸部分进行标记，并且中央机包括一用于识别该各标记和与相应各标记有关的监控台的识别电路。

设在中央机中用以将各标记分配给有关监控台的识别电路最好也包括一计数器。这样在中央机进行所需要的分配时，其步骤就很简单，从而使线路方面的费用开支较小。

一个特别值得推荐的实施例的特征在于，由多个连续的类似的部分组成的有规则重复的调制在规则的间隔中具有同步标记。这些同步标记可使各监控台中的计数装置以最小的电子设备费用保持同步状态。

与相应的各监控台有关的计数装置最好由其中一个同步标记每次的到来复位，这样做具有这样的好处，即各计数装置的计数容量只需要与所配备的生产工位的总数一样大即可。各同步标记由一时钟可靠地产生，时钟的输出信号则直接或间接地馈送到与识别电路有关计数装置，因而这里又可以令人满意地达到同步状态。

根据本发明的电路的一个特别值得推荐的实施例的特征在于，各监控台所被馈给的电能，在必要时馈送到可包含一电容器的一存储电路上。

一个值得推荐的实施例的特征在于，各生产工位具有自己的有关的电动执行机构，例如停止装置。

这样，经由一对导线供到各生产工位的经调制的馈电电压可以无需另外的费用而用于另一种电气功能，即给电动执行机构供电。这里在布线方面又可以大量节约。

中央机最好包括一适宜于将信号传送给各监控台以使执行机构停止工作的装置。本实施例是基于这样认识提出是，即在各种生产机械中，使所设的执行机构不起作用，即在所述实施例中阻断粗纱停止装置，举例说，在更换原料和接头情况下该机械起动时候，这一点很重要的。在一个简单的实施例中，传送使执行机构停止工作的信号的信号传送装置可以制造得使其可使调制过的馈电电压的电平发生总的变化，由各生产工位检测出这个变化。

在另一个实施例中，在检测出具体的事故时，各监控传感器的输出信号触发有关的执行机构，换句话说，与某一特定生产工位有关的执行机构可由设在该生产工位的监控台直接触发，而无需必须先由中央机传送的相应的触发信号，而这在原则上是可以的，因为在根据本发明的设置中，为此用途所需的信息也可被包含在与特定生产工位有关的馈电电压的该部分中。

在根据本发明的电路中，识别电路包括一接口，更具体地说是一个RS232型串行接口，通过此接口可将中央机连接到一微电子计算机上，从而使生产机械可与整个生产装置或装置监控系统合成一个整体。所述接口也可用于耦合到一警报装置或一显示器上。

在一个特别值得推荐的实施例中，馈电电压是经整流的不平滑或基本上不平滑的交流电压，而所述馈电电压的每一部分是经整流的交流电压的半波。采用经整流的交流电压特别有利，因为它可简单地从本地电源获取，该电压的频率通常是非常稳定的，因而形成状各部分按时间顺序分配给各生产工位的准确的基础。

在这种设置的情况下，与各监控台有关的半波的标记最好是一个电容器来完成，即由有关的监控传感器的输出信号使一开关短时闭合从而使电容器充电，这样就促使在有关半波中有一个间隔，由识别电路检测出该间隔。

根据本发明的电路还有其它一些最佳实施例，其中一个实施例的特征在于，在各监控台中，配备有一个电阻器通过电容器进行连接，用以对有关半波进行标记，该电阻器确保为标记而短时被充电的电容器再行放电;另一个实施例的特征在于，中央机识别电路包含一高通滤波器和一电路元件，该高通滤波器连接到成对线路上并传送短标记脉冲的反射信号（image），该电路元件则根据该信号产生一规整的矩形脉冲;另一个实施例的特征在于，同步标记由经整流的交流电压中预定宽度的同步间隔形成;另一个实施例的特征在于，传送信号以便使各监控台的执行机构停止工作的装置使经整流的交流电压的电平发生变化;另一个实施例的特征在于，各监控台包括一可调编号发生装置，该编号连同监控台的计数装置的计数信号一起被馈送到一比较器上，该比较器的输出信号则馈送到标记装置上;另一实施例的特征在于，生产机械是个纱线生产机械，监控传感器是断线传感器，各监控台配备有为头道粗纱停止装置形式的执行机构，该各头道粗纱停止装置可由断线传感器的输出信号加以触发。

从上述可以看出，根据本发明所提供解决上述问题的方法有两个原则：

-对各监控台和执行机构的供电采用同时用以传输信息的公用双线线路。

-对串行传输的信息进行同步化的功能是由馈电电压执行的，且实际上是由电源频率所产生的电压波执行的。

根据这两个原则的实施例大量节省了元件和布线方面的开支。

下面参看一个所例举的实施例和附图详细地说明本发明的内容。附图中：

图1是专为环锭纺纱机设计的根据本发明电路的方框原理图;

图2是图1电路方框原理图的经调制的馈电电压的曲线图;

图3是图1方框原理图中所示的传输电路的更详细的示意图。

从图1的方框原理电路图中可以看到，中央10连接到电源11上。该中央机是通过双线路13连接到多个类似的生产工位12A-12E上。以环锭纺纱机为例，则这些生产工位为纺纱工位。图1只显示了五个这种纺纱工位，但实际上纺纱工位的数目要多得多，例如1000个。本发明的电路可与任何所需数目的纺纱工位配用。

电源电压先是馈送到中央机中的整流器14上，整流器14的输出电压的波形如图2所示，但无其中所示的同步间隔18。经整流的信号一方面馈送到传输电路15，另一方面馈送到同步电路16上。同步电路16基本上由一个时钟组成，该时钟由经整流的电压馈电，以有规则的间隔给传输电路15发送一时钟信号。同步电路16的时钟系设计得使其在一系列其数量对应于生产工位数的半波之后，产生一持续时间约为四个半波的信号。此信号系馈到开关晶体管17（图3）的基极上。开关晶体管17的正常情况下是导通的，它将经整流的馈电电压的诸半波馈到双线线路上。但若有时钟信号出现时晶体管17截止，于是就形成图2所示的同步化间隔18，间隔所持续的时间由时钟信号持续时间所限定，在本实例中为四个半波。同步电路的时钟信号同时还馈送到评价电路19上。评价电路19包括有一个计数器，该计数器每次由时钟信号复位，置位之后开始计数，该计数器对经整流信号的每一半波进行计数，该经整流的信号也经由线路21为评价电路19所接收。

从图3可以看到，传输电路15包括第二晶体管22，该晶体管的基极连接到可由操作人员操动的开关23上。开关23由整流器14供电，其作用是控制现时导通而在通常情况下截止的晶体管22的基极，于是电阻器24上有电流通过，从而使加到双线路上电压的电平降低，如图2中的25所示。将开关23打开即可使该电平恢复到其原值，这时晶体管22再次截止。编号26表明，开关23不仅可由操作人员操动，必要时还可从中央控制台或电子计算机上操纵。

在另一个传输线路中，波形如图2所示且加到双线线路上的馈电电压同时被所有的生产工位所接收，该另一传输电路的主要部件如图3所示。

从图1可以看到，各生产工位（在本实施中即为各纺纱工位）包括传输电路30，断线传感器27，评价断线传感器输出信号用的评价电路28，头道粗纱停止装置29，头道粗纱停止装置的触发电路31，储存断线传感器、触发电路和执行机构的能量用的电能储存电路32，和同步电路33。

电能储荐电路32（图3）包括电容器34和一整流器，电容器34位于双线线路13的双线之间，整流器则为二极管35的形式，它确保储存在电容器中的电能不流回到双线线路中。

断线传感器27和评价电路28可以为任何形式。举例说，传感器可以是其输出信号由评价电路28转换成矩形开关脉冲的光电管系统。作为一种变换，断线传感器和评价电路也可按西德专利申请DE-A-2319959的断线检测器制造。这两个电路可采用本技术领域内已有的许多公知的可能方案构成。

触发器电路31和执行机构29本来就是众所周知的。触发器电路31和头道粗纱停止装置29最好是本申请人同时申请的题为“具有多个纺纱工位的纺织机械”的西德专利申请中所介绍的停止装置。

在这种情况下，头道粗纱停止装置是借助于重力或弹簧力驱动，执行机构的机械部分通常是借助于永久磁铁固定在不工作的位置上。加到电磁铁（永久磁铁通常附在其铁心上）上的电能促使电磁铁铁心内的磁力线发生位移，从而使永久磁铁停止附着在铁心上，于是头道纱线停止装置就由重力或弹簧力驱动。在这种情况下，属于头道粗纱停止装置一部分的电磁铁的电能系来自电能储存电路32。供给电磁铁的电能是由触发电路31根据来自评价电路28的控制信号进行控制的。断线传感器27和头道粗纱停止装置29的工作与同步化无关。但有一点很重要，即必须将断线情况通知中央机，这是通过传输线路13、15进行的。为此，纺纱工位的电子设备包括一计数器36，经由线路37连接到传输电路中的间隔检测器20（图3），每当出现同步间隔18时，计数器36就复位。这时计数器再从零起计数，其输出信号则馈送到第一比较器38上。此比较器的第二个输入来自可调节的数字发生器39，数字发生器39产生对应于纺纱工位数的数字。只有当计数器和数字发生器的数字相同时，比较器38才传送一个信号。此信号馈送到第二比较器41中，第二比较器41的第二个输入端则接收来自评价电路28的输出信号。当出现这两个信号时，第二比较器41产生一个输出信号，经由线路42馈送到第三晶体管43（图3）的基极上。该信号出现在有关的半波12E到达该纺纱工位的时候。

显然，第二晶体管43与另一电容器44（0.01微法）在双线线路的双线之间串联。电阻器45（10千欧）并联连接到电容器上，确保电容器处于放电状态。来自第二比较器的信号促使第三晶体管导通，从而使电容器短时间充电。这一下公用的双线线路在某种程度上处于短接状态，历时几微秒的时间，一相应的间隔46出现在有关的半波中，并由中央机中的传输电路检测出来，由于半波与纺纱工位之间的联系，该间隔可以识别为来自纺纱工位12E的断线信号。

从图3还可以看到中央机传输电路15的结构。由断线传感器加到馈电电压上的短脉冲的评价即由此传输电路15进行的。电压从公共双线线路分接出来，经由电阻器47与电容器48一起形成高通滤波器的组合进行滤波。一般的数值如下：电阻器47-1千欧，电容器48-0.01微法。这样在电阻器47上出现短脉冲的反射信号。此电压周知的方式馈送到具有相应的参考输入端51的第三比较器49中，比较器49产生规整的矩形脉冲，由数字电路对该信号进一步进行处理。然后该信号和时钟信号（在需要时进一步进行数字处理之后）经由串行接口52加到微电子计算机53上（图1），微电子计算机53确保故障的通知和显示，另一方面，通过适当的编程，能够对有关已发生的断线进行统计汇编。

如操作人员想使头道粗纱停止装置停止工作时，可按上面已谈到过的那样，通过降低加到双线线路上经整流的电压来进行。这一电平的变化由在每一纺织工位的电阈值传感器50检测出来，该阈值电路的输出信号则连同该纺纱工位的可调节数字发生器的输出信号馈到另一个比较器54上，比较器54的输出信号控制着电子开关55，并切断对头道粗纱停止装置的电磁铁的电流供应。这种电路的好处在于，它在手动闭合开关23和借助于微电子计算机53电子闭合相应开关两者的情况下都使执行停下来。在第一种情况下，所有纺纱工位同时停用，在第二种情况下则可有选择地或分组地停用。

下面说明该电路的工作情况：

整流器14产生图2中所示的经整流而不平滑的调制电压。然后通过同步电路16产生同步间隔，而每当出现同步间隔时，同步间隔使各纺纱工位电子装置的计数器36复位。各生产工位的储存电能的各电容器34由经整流的馈电电压充电，该储存的电能用以控制纺纱工位电子装置的各电路级。发生断线时，断线传感器27产生相应的信号，该信号在评价电路28中被转换成相应的控制信号。该控制信号通过触发电路31用以触发头道粗纱停止装置，同时用以在与纺纱工位12E有关的馈电电压半波中产生一标记。在本实例中，该标记为狭窄间隔46的形式，并且是对通过电容器44的充电产生的，同步化则是以上述的方式通过计数器36与比较器38、41和时钟39采提供的。有关的半波中的间隔46是由中央机10中的传输电路15借助于高通滤波器47、48检测出来，然后连同相应的时钟信号一起传送到微电子计算机53，微电子计算机53则显示断线情况，且必要时产生有关断线事故以及清除故障所需时间的统计资料。如果，举例说，由于生产上的变化而使对各头道粗纱停止装置的触发被阻断，则用开关23可使有关生产工位的半波的电平下降，这在各生产工位上由有关的阈值检测器50和同步电路33检测出来，从而使相应的信号馈送到晶体管上，因而不可能给头道纱线停止装置供电，这样头道纱线停止装置被阻断。

Claims (21)

1、一种在多生产工位的生产机械特别是纱线生产机械中传输信息的方法，在该生产机械中，各生产工位具有带一个监控传感器的有关监控台，监控传感器的信号经由各引线馈送到中央机，该方法的特征在于，中央机经由所有监控台的公用线路向各监控台加一调制的馈电电压，调制由多个部分组成，各部分与其中一个监控传感器有关，且由该监控传感器通过从由该调制标记的起始点起计数来加以识别，在发生某一具体事故时，各监控传感器对与各相应的监控传感器有关的该部分或诸部分作标记，然后由中央机识别该标记和有关的监控传感器。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于，所有监控台的公用线路同时用以给监控台供电，必要时将电能储存在监控台中。

3、一种电气信息传输电路，特别是用以在多生产工位生产机械特别是纱线生产机械中实施权利要求1或2的方法的电气信息传输线路，在该生产机械中，各工位具有带一个监控传感器的有关监控台，监控传感器的信号经由各引线馈送到中央机（10），该线路的特征在于，中央机经由一对导线（13）将具有有规则重复的调制的馈电电压馈送给各监控台（12A-12E），每个这种监控台连接到该对导线上，调制由多个连续而类似的部分组成，各部分与其中一个监控台有关且由该监控台借助于一计数装置（36）进行检测，各监控台具有一标记装置（43，44），该标记装置在由有关的监控台传感器（22）检测到事故发生时对与相应的各监控台有关的该部分或诸部分作标记（46），且中央机包括一识别该各标记和相应的各标记有关的监控台用的识别电路（19，47，48）。

4、根据权利要求3的电气信息传输电路，其特征在于，识别电路包括一计数装置，用以将各标记与相应的各监控台联系起来。

5、根据权利要求3或4的电气信息传输电路，其特征在于，由多个连续而类似的部分组成的有规则重复的调制在有规则的时间间隔具有同步标记（18）。

6、根据权利要求5的电气信息传输电路，其特征在于，与相应的各监控台有关的计数装置（36）是由同步标记（18）进行复位的。

7、根据权利要求3至6中任一权利要求的电气信息传输电路，其特征在于，同步标记由一时钟（16）产生，时钟（16）的输出信号直接或间接馈送到与识别电路（19，47，48）有关的计数装置上。

8、根据权利要求3至7中任一权利要求的电气信息传输电路，其特征在于，各监控台是通过成对线路（13）获得供电，必要时，该电能被加到一储存电路（32）上。

9、根据权利要求8的电气信息传输电路，其特征在于，所述储存电路（32）包括一电容器（34）。

10、根据权利要求8或9的电气信息传输电路，其特征在于，各生产工位具有自己有关的电动执行机构（29），例如停止装置。

11、根据权利要求9或10的电气信息传输电路，其特征在于，中央机包括一适宜于将信号传送到各监控台以使各执行机构停止工作的装置（22，23，24）。

12、根据权利要求9、10或11中任一权利要求的电气信息传输电路，其特征在于，在检测出具体的事故时，各监控传感器（27）的输出信号触发有关的执行机构（29）。

13、根据权利要求3至12中任一权利要求的电气信息传输电路，其特征在于，识别电路具有一接口，更具体地说，-RS  232型的串行接口。

14、根据权利要求3至13中任一权利要求的电气信息传输电路，其特征在于，馈电电压是经整流的不平滑或基本上不平滑的交流电压，且各所述部分是该经整流的交流电压的半波。

15、根据权利要求14的电气信息传输电路，其特征在于，与各监控台（12A…E）有关的半波的标记由电容器（44）完成，电容器（44）设在该监控台中，且通过有关监控传感器（27）的输出信号所关闭的开关（43）的闭合而充电一个短暂的时间，从而使在有关的半波中产生间隔（46），由识别电路（19，47，48）识别出该间隔。

16、根据权利要求15的电气信息传输电路，其特征在于，在各监控台（12A…E）中，电阻器（45）经由为标记有关半波而设的电容器（44）连接，该电阻器确保为标记而短时被充电的电容器再行放电。

17、根据权利要求15或16的电气信息传输电路，其特征在于，中央机（10）中的识别电路（19，47，48）包含有高通滤波器（47，48）和电路元件（49），高通滤波器（47，48）连接到成对线路（13）上，且传送短标记脉冲的反射信号，电路元件（49）则从该反射信号产生规整的矩形脉冲。

18、根据权利要求5，以及权利要求14至17中任一权利要求的电气信息传输电路，其特征在于，同步标记是由经整流的交流电压中预定宽度的同步间隔（18）形成的。

19、根据权利要求11，以及权利要求14至18中任一权利要求的电气信息传输电路，其特征在于，用以传送信号以便使在各监控台的执行机构停止工作的装置（22，23，24）使经整流的交流电压的电平发生变化。

20、根据权利要求3至19中任一权利要求的电气信息传输电路，其特征在于，各监控台（12A…E）包括一可调编号发生装置（39），该可调编号连同监控台计数装置（36）的计数信号一起馈送到比较器（38）上，而该比较器的输出信号则被馈送到标记装置（43，44）上。

21、根据权利要求3至21中任一权利要求的电气信息传输电路，其特征在于，生产机械是个纱线生产机械，各监控传感器是断线传感器（27），在各监控台设有为头道粗纱停止装置（29）的形式的执行机构，各头道粗纱停止装置可由断线传感器的输出信号触发。