CN114761633A - 数字纱架系统 - Google Patents

Abstract

纱架系统包括保持线材的轴线的多个张力控制设备。张力控制设备将张力施加到线材上并且可被操纵以微调或控制施加到线材上的张力。纱架系统还可包括多个传感器，这些传感器测量纱架系统的运行情况以及线材的状况。在这样的实施例中，纱架系统可包括用户界面，该用户界面向操作员实时提供数据，并且操作员可与该用户界面交互以控制纱架系统的运行。

Description

数字纱架系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年10月17日提交的未决美国临时申请号62/916,375的优先权和权益，该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术背景

通常地，长丝材料用作塑料或弹性体化合物的增强材料，或者它们本身可以被制成如在纺织、软管和轮胎工业中使用的整体结构。这些长丝材料，通常称为线材，储存在(缠绕)线轴上。此外，这些线材可包括但不限于单股和多股纤维、扁平带或以长长度生产并缠绕在线轴上的管材。各种线材可以是天然或合成纤维、玻璃或金属。

利用纱架系统从其线轴拉出线材并将它们操纵成最终形式。纱架系统包括多个张力控制器系统，每个张力控制器系统都有一个心轴，该心轴允许线轴在线材从其中抽出时旋转。这些张力控制器系统具有控制臂和滚轮，用于为线材提供张力，并可通过压缩空气进行调节。纱架系统还可包括前组织支架，线材从线轴馈入其中。前组织支架通常包括子系统，其包括断线/松线检测传感器、换向辊和前辊或孔眼板。

然而，传统的纱架系统不能测量和自动调整线材张力。相反，如果断线/松线接触到前组织支架上的导电传感器杆，传统的纱架系统会发出警报，如果检测到足够多的断线/松线，则将停止生产并处理可疑的线。此外，传统的纱架系统几乎不会向操作员实时提供反馈或操作反馈。

鉴于传统纱架系统的缺点，需要一种能够测量运行特性并将其实时显示给用户以便操作员可以采取纠正措施的纱架系统，并且需要能够根据测量的运行特性自动控制和优化线材张力的纱架系统。

发明内容

本文的实施例针对纱架系统。该纱架系统可包括框架、气压控制系统以及与气压控制系统通信的中央控制系统，该框架具有用于在张力作用下放出线材的多个张力控制设备，每个张力控制设备具有可与心轴接合的制动蹄和可朝向心轴旋转以使制动蹄远离心轴移动并且可远离心轴旋转以使制动蹄朝向心轴移动的控制臂，该气压控制系统可操作地连接到每个张力控制设备并且可致动以使制动蹄朝向心轴移动，该张力控制设备与设置在至少一个控制臂上的至少一个设备传感器通信，其中中央控制系统基于来自设备传感器和气压控制系统的数据确定线材张力，其中中央控制系统被配置为响应于线材张力致动气压控制系统。在另一实施例中，纱架系统还包括与中央控制系统通信的松线检测系统，该松线检测系统包括定位在框架下游并包括多个垂直间隔的传感器条的线树，该传感器条被配置为基于线材与至少一个传感器条之间的接触产生松线检测信号。在另一实施例中，纱架系统还包括与中央控制系统通信的张力监测系统，该张力监测系统包括定位在框架下游的张力监测支架，该张力监测支架包括接收来自框架的线材的至少一个张力传感器。所述至少一个张力传感器测量接收到的线材的张力并产生张力输出信号，该张力输出信号被发送到中央控制系统，其中中央控制系统基于张力输出信号来改变气压控制系统的气压。在又一实施例中，张力监测支架包括左张力传感器、中心张力传感器和右张力传感器，分别被配置为接收来自线材平面的左侧部分的线材，来自线材平面的中心部分的线材。以及来自线材平面的右侧部分的线材。在另一实施例中，纱架系统还包括多个平台，其中具有用于在张力作用下放出线材的多个张力控制设备的框架安装到每个平台，每个平台包括由电机驱动的一组轮子，每个平台的电机与中央控制系统通信，中央控制系统引导电机驱动相关平台到目标位置。在又一实施例中，每个平台包括接近传感器，该接近传感器被配置为响应于读取位于纱架室地板上的预定位置处的至少一个特征板而产生位置信号。在又一实施例中，特征板包括具有多个凹部的板主体，每个凹部被配置为接收钢和尼龙垫中的一个，钢和尼龙垫的顺序产生由接近传感器读取的唯一代码，该唯一代码涉及到平台在纱架室内的位置。在又一实施例中，每个平台包括至少一个光眼传感器，其被配置为测量相邻平台之间的距离，其中中央控制系统基于由至少一个光眼传感器测得的预定阈值距离生成停止运动信号。在另一实施例中，纱架系统还包括与中央控制系统通信的至少一个机械行程限位开关，该中央控制系统被配置为防止平台超行程超出预定位置。在另一实施例中，纱架系统还包括至少一个拉线开关，该拉线开关包括安装在纱架行前端的帘线，该拉线开关在帘线被拉动时产生停止信号，该停止信号可由中央控制系统读取以停止纱架系统的运行。在又一实施例中，中央控制系统被配置成基于纱架行产生的停止信号和基于在纱架室内纱架行的确定位置来关闭纱架系统。在另一实施例中，纱架系统还包括与中央控制系统通信的数据存储器，该数据存储器被配置为存储日志文件。

本文的实施例针对一种操作纱架系统的方法，包括：使用APC模块，通过将气压引导至至少一个张力控制设备来控制至少一根线材的张力，所述张力控制设备具有制动蹄和控制臂，所述制动蹄能够与心轴接合，所述控制臂能够朝向所述心轴旋转以使所述制动蹄远离所述心轴并且能够远离所述心轴旋转以使所述制动蹄朝向所述心轴移动；使用LWD模块，从设置在线树上的多个传感器条接收传感器条数据，并确定所述线树上与所述多个传感器条中的传感器条接触的至少一根线材的位置；使用位置模块，基于从至少一个接近传感器或与每个纱架行相关联的其他传感技术设备接收的位置数据跟踪纱架行相对于纱架室的位置，并控制与每个纱架行相关联的电机移动纱架行到目标位置。在另一实施例中，该方法还包括定位多个特征板，每个板包括具有多个凹部的板主体，每个凹部被配置为接收钢和尼龙垫中的一个，其中钢和尼龙垫的顺序创建可由接近传感器读取的唯一代码，且该唯一代码由位置模块用于确定纱架行的位置。在另一实施例中，该方法还包括使用环境模块从至少一个环境传感器接收环境数据并且基于由至少一个环境传感器接收的数据来控制纱架系统的运行。在另一实施例中，该方法还包括使用TMS模块从位于纱架行和压延机之间的至少一个张力传感器接收线材张力数据；和/或基于测得的张力调节输送到至少一个张力控制设备的气压。在另一实施例中，该方法还包括使用与中央控制系统通信的至少一个机械行程限位开关，产生限位开关信号并基于所产生的限位开关信号停止相关的纱架行的运动。在另一实施例中，该方法进一步包括使用CAS模块，从与每个纱架行相关联的至少一个眼睛传感器接收碰撞数据，并确定运动中的纱架行与相邻纱架行之间的距离，以及根据确定的运动中的纱架行与相邻的纱架行之间的距离来控制运动中的纱架行的运动。在另一实施例中，该方法还包括使用至少一个拉线开关，该拉线开关包括安装在纱架行前端的帘线，当帘线被拉动时产生停止信号，并且基于拉线开关信号关闭纱架系统的运行。在又一实施例中，关闭纱架系统是基于从纱架行产生的停止信号和基于在纱架室内相关纱架行的确定位置。

附图简要说明

以下附图被包括以说明本公开的某些方面并且不应被视为排他性实施例。在不脱离本公开的范围的情况下，所公开的主题能够在形式和功能上进行相当大的修改、变更、组合和等效。

图1A-1B是可结合本公开的原理的示例性纱架系统的侧视图，而图1C-1D是示例性纱架系统组件的等距透视图。

图2A-2D是图1A的纱架系统的透视图。

图3A-3B是可用于图1和图2中的张力控制设备的前透视图和后透视图。

图4是表示图3A-3B的张力控制设备中的气压与线材张力的关系的曲线。

图5是图3A-3B的张力控制设备的近景视图。

图6是纱架系统的示例性框架，其示出了可以作为一组来控制的张力控制设备的示例区域。

图7是可结合本公开的原理的替代示例性纱架系统的透视图。

图8A-8D是根据本公开的张力监测支架的前视图、俯视图、侧视图和剖视图。

图9A和9B示出了各种示例性用户界面。

图10A-10N是图9的触屏显示器的屏幕截图，其示出了可用于监测和控制纱架系统的软件平台的各个方面。

图11是根据本公开的具有多行纱架的纱架系统的平面图。

图12是根据本公开的纱架室中的多个纱架行的示意图。

图13A是根据本公开的示例性地板，图13B是根据本公开的用于检测地板的示例性单元。

图14是根据本公开的纱架系统的示例性控制系统图。

图15A-15C示出了根据本公开的用于感测或跟踪移动纱架行的位置的替代系统。

具体实施方式

本公开涉及纱架系统，更具体地，涉及提供实时优化反馈、自动控制和提高效率的数字纱架系统。

本文的实施例提供了一种用于纱架系统的控制系统。该控制系统是一个集成了多个纱架室进程的数字控制系统，这些进程以前彼此独立运行。在一些实施例中，数字控制系统集成了以下单独功能中的一个或多个：(i)伺服阀操作的气压控制(即APC)台，(ii)松线检测(即LWD)系统，(iii)移动平台控制(即SPC)，(iv)张力监测系统(TMS)和(v)一个或多个移动平台安全装置。数字控制系统可包括一个或多个传感器，用于监测纱架系统的各种参数，例如纱架室内的环境温度和/或湿度。数字控制系统将与前述功能和/或参数和系统控制相关的信号集成到通用工业个人计算机(IPC)中，该IPC可包括触摸屏用户界面。数字控制系统还可以允许用户输入对于纱架室功能来说不需要但可能是最终用户所希望的参数，例如当前在纱架系统上运行的线材的尺寸。IPC可以编程为包括一系列数据显示屏幕和操作员可导航的控制屏幕。IPC可以无线通信或通过电缆/线材(例如以太网)进行通信，并且IPC可包括其他客户PLC可访问的内部可编程逻辑控制器(PLC)。例如，IPC PLC可由压延机PLC访问，该压延机PLC除了监控其他纱架室数据外，还发送信号命令来调整气压以修改纱架室中的线材张力。因此，当线材被解开并从纱架系统进给时，数字控制系统允许实时监控线材特性。本公开的其他实施例提供了可用于纱架系统的张力控制系统，其包括测量线中张力的传感器，张力控制系统利用该传感器来控制线轴的旋转，从而消除从线轴抽出的线材的应变或断裂或者使其最小化。数字控制系统还可以被配置为基于在纱架运行期间获取的测量数据进行自我调整，例如，可以对逻辑进行编程(例如，在IPC上)，使得在整个纱架运行期间通过经由TMS测量张力保持用户指定的目标张力，并根据需要调整气压以保持该张力。

纱架系统提供有用于将帘线(通常是织物或钢)输送到压延机或传送机的机构。纱架系统是纺织品或轮胎制造的第一步，因为帘线以均匀的张力被组织并聚集在一起对产品质量很重要。

图1A是可结合本公开的原理的示例性纱架系统100的侧视图。所描绘的纱架系统100仅是可适当地结合本公开的原理的一个示例性纱架系统。实际上，在不背离本公开的范围的情况下，可以采用多种纱架系统100的替代设计和配置。

纱架系统100可用于将多根帘线、长丝或线材W输送到例如压延机或传送机(未示出)。线材W可包括各种材料，例如织物或钢。如图所示，纱架系统100可包括固定在工厂地板或地面G上的纱架框架102、前组织支架(FOS)104和主组织支架(MOS)106。在一些实施例中，纱架框架102、FOS 104和MOS 106安装在通常称为纱架室(未示出)的专用室中。纱架系统100沿方向D将线材W输送至压延操作/进程(未示出)，该压延操作/进程将线材W加工成可用于最终产品(即，轮胎)的形式。在一些应用中，框架102由并排的多个框架段组成，每个框架段(一个接一个地，或一致地)运行以将线材向下游输送到相同的压延进程，并且在这种应用中，各并排的框架102被称为纱架行。如图1A示出了包括单个纱架行的纱架系统100，然而，系统100中可以植入一个或多个附加的纱架行(具有与第一纱架行相同和/或不同的配置)。在系统100中，FOS 104和MOS 106中的每一个为线材W提供组织。最终，每层线材W可以被定向在一个平面中以进入压延机。FOS 104和MOS 106可用于在线材W离开纱架室之前将它们逐渐移动到该位置。

在一些实施例中，纱架框架102安装在一个或多个可移动的平台P上，当其相对于地面G(即纱架室)移动时携带安装在其上的纱架框架102。平台P可具有轮子(例如，沿着內嵌在纱架室的地面G中的轨道行驶)。平台P可以是电机驱动的并且是可控的，例如，通过移动平台控制(SPC)驱动系统122。在具有多个纱架行的一系统中，其中一个纱架行可以在运行时定位在压延机中心线上，其他一个(或多个)纱架行可以在装载有线材W的轴线的同时定位在不碍事的一侧，从而当第一纱架行完成其运行时，可被移到一边，下一纱架行取代其的位置，从而最大限度地减少压延机停机时间，然后，当第二纱架行完成时，可以再次切换纱架行(依此类推)。在一些实施例中，多个纱架行(例如，2个纱架行)被定位在与压延机中心线对称的运行位置，彼此紧密横向接近，在该示例中，两个纱架行将同时地将线材W放至压延机；但是，在一些实施例中，单个纱架行从与压延机中心线偏移的位置运行。

线材W设置在卷轴或线轴108上。纱架框架102承载线轴108并且可以将它们组合或组织成彼此垂直间隔(相对于地面G)的一系列行。因此，线材W以一系列行从线轴108放出，其中每一行包括一束线材W。线材W可以沿方向D向下游馈送到FOS 104和MOS 106，然后进一步向下游压延。如图1A示出了FOS 104包括线树110的示例，该线树110可被配置为当每行线材W被进一步馈送到下游时检测其中的松线。线树110包括布置为分支的多个检测器杆或传感器，每个检测器杆或传感器与相应的一行线材W对应(或对齐)，并且检测器杆/传感器可集成在松线检测系统内(LWD系统)并放置在纱架框架102的任一侧或两侧上，用于检测各线材行中是否存在松动或下垂的线材W。同样在所示示例中，FOS 104包括方向改变设备112，用于在每行线材W通过线树110时接收它们。方向改变设备112可包括多个辊，其被配置为便于改变线材W的垂直方向，并促进其下游输送到MOS 106和任何其他下游操作，例如下游压延操作。此外，所示示例说明FOS 104包括组织板设备114，其可以是由布置在钢板中的各个陶瓷孔眼组成的“孔眼板”和/或由多个垂直和水平辊组成的“辊板”，其限定了“开口”，单个(或束)线材W可以通过该“开口”可以被引导，并且进一步有助于根据最终用途应用以特定矢量将线材W引导到下游。方向改变设备112和辊板设备114一起重新引导每行线材W，使得它们可以被MOS 106接收。在一些示例中，线树110、方向改变设备112和/或辊板设备114是单独的(独立的)部件和/或它们中的任何一个可以与任一纱架框架102成一体。然而，如结合图1B和1C所示，线树110、方向改变设备112和组织板设备114可以集成为单个结构，例如FOS 104。

在一些示例中，图1A的元件110可以是LWD立柱，图1A的元件112可以是孔眼板立柱，图1A的元件114可以是DCR立柱。在一些示例中，图1B的元件110可以是LWD立柱，但是图1B的元件112可以是DCR立柱，图1B的元件114可以是辊板立柱。在一些示例中，LWD立柱、孔眼板立柱和DCR立柱可以按从后到前的顺序定位(即，DCR最靠近压延机)。在其他示例中，例如，在使用辊进行组织的情况下，LWD立柱、DCR立柱和辊可以按从后到前的顺序定位(即，辊最靠近压延机)。

在所示实施例中，纱架框架102是包括多个水平构件H和竖直构件V的结构，其构造成将线轴108排列成矩形网格。然而，在其他实施例中，纱架框架102可以在不背离本公开的情况下进行不同的配置。因此，纱架框架102可以以各种布置或组织(矩形或其他方式)承载线轴108。

这里，例如，纱架框架102承载六行和六十七列的线轴108。然而，应当理解，纱架框架102可在不背离本公开的情况下包括更多或更少的行和/或列的线轴108。例如，纱架框架102可以更高并且包括一排或多排额外的线轴108，或者可以更短并且包括更少排的线轴108。

类似地，纱架框架102可以更长或更短，并且包括更多或更少列的线轴108。在包括多列线轴108的实施例中，纱架框架102可包括离散的框架部分或段F。应当理解，以离散的框架部分提供纱架框架102有助于纱架框架102的运输和安装，并且为最终用户提供根据需要向上或向下按比例放大或缩小纱架操作的能力。在此，例如，纱架框架102包括八个框架段F1-F8，这八个框架段F1-F8限定单独的纱架行，其中框架段F1和F2具有六行六列的线轴108，框架段F3具有六行五列的线轴108，并且框架段F4-F8具有六行十列的线轴108。因此，图1A的示例性纱架系统100包括具有支撑总共四百零两个线轴108的多个框架的单一纱架行。然而，在不脱离本公开的情况下，纱架系统100可以具有各种其他设置。

图1B是根据本公开的一个或多个实施例的纱架系统100的前部的近视图。特别是，图1B示出了在靠近纱架框架102的前部(或法兰端垫)102'安装时的FOS 104，例如，配合法兰端垫。如图1C示出了没有纱架框架102的FOS 104。这里，FOS 104包括底座130，线树110、方向改变设备112和组织板设备114安装在底座130上，如此它们一起限定单独的单元。

线树110可包括从线树110延伸的多个检测器杆132，并且被配置为检测松动或下垂线材W的存在。这里，检测器杆132被组织成对应于每行线材W从纱架框架102输出，并且能够与松线检测(LWD)系统124一起使用。可以在任何一个或多个检测器杆132上提供套管，从而覆盖或绝缘每个特定检测器杆的至少一部分132。例如，绝缘套管可以设置在检测器杆132的一部分(或长度)的周围，在该部分(或长度)处，绝缘套管可以与线材W相互作用或接合(或被接合)。

方向改变设备112可包括多个方向改变滚轮组件134，并且组织板设备114可包括辊板组件136。通过这种布置，FOS 104便于将成行的线材W重新定向(或重新定向)到新的(垂直和/或水平)方向。在所示示例中，FOS 104还包括框架延伸部140，该框架延伸部140被配置为安装或附接到纱架框架102，如此FOS 104可以固定到纱架框架102。在一些示例中，可将安装垫142包括在FOS 104框架的顶部，在一些实施例中，可以使用安装垫142来支持额外的架空结构。该安装垫142可以具有多种尺寸和配置。

纱架系统100还可包括用于控制纱架系统100的各个子系统的操作的控制系统116。控制系统116可包括IPC，该IPC可以安装在靠近纱架系统100的各个位置处,例如，在纱架室中，或者可替代地,提供在另一个与纱架隔离或隔开的位置(例如，在纱架室外面和/或在单独的控制室中)。如下文所述，纱架系统还可包括气压控制(APC)系统118，在所示实施例中，该系统通过一个或多个导管或软管120向纱架框架102提供气动动力；然而，可以使用其他类型的动力来代替或与气动动力结合使用，例如液压动力。APC系统118可以设置在相对于纱架系统100的不同位置，并且在一实施例中，其被设置在纱架室内，靠近纱架框架102。

中央控制系统116可以与各种子系统、传感器或装置通信。例如，中央控制系统116可以监测和控制APC系统118、SPC驱动系统122、LWD系统124、张力监测系统(TMS)126和/或各种其他系统或传感器以及有关整体操作的汇总数据。中央控制系统116可以在不脱离本公开的范围的情况下以各种方式实施，例如，作为内部可编程逻辑控制器(PLC)、个人计算机、平板电脑、智能手机等。中央控制系统116可包括：处理器115，该处理器可以是各种市售处理器中的任何一种，包括但不限于单核处理器、双核处理器(或更一般地为多核处理器)、数字处理器和协作数学协处理器、数字控制器，或类似的处理器。中央控制系统116可包括至少一个用户界面117和/或显示器，其被配置为向用户呈现与纱架系统100的操作有关的数据。用户接口117还可以允许用户将命令输入到中央控制系统116中以用于监测和控制各种组件。在一些实施例中，中央控制系统116可以位于纱架室和/或靠近其他控制设备(例如，压延设备控制接口)的位置。在其他实施例中，中央控制系统116可以安装在纱架系统100本身的一部分上，例如框架102的一部分。甚至在其他实施例中，中央控制系统116是能够操作纱架的远程设备，例如，中央控制系统116是位于纱架室以外的房间中的设备，或者是由操作员在安装有数字纱架的设施处或远程地持有的设备。

中央控制系统116还可包括数据存储器119。相关联的数据存储器119的实现能够在任何大容量存储设备上发生，例如磁存储驱动器、硬盘驱动器、光存储设备、闪存设备或它们的适当组合。相关联的数据存储器119可以被实现为中央控制系统116的组件，例如，驻留在存储器等中。然后，中央控制系统116可以将在操作期间获得的数据保存在数据存储器119内的数据库或日志文件(事件日志)中，操作员可以利用这些数据来例如确保纱架系统的有效操作和/或记录的地址错误，创建报告等。

图1D示出了根据本公开的一个或多个实施例的能够与纱架系统100一起使用的替代MOS 106。在所示示例中，MOS 106设置在轨道150上从而能够在由轨道150限定的路径中移动。这里，MOS 106包括框架152和多个轮子154。轮子152设置在框架152上以沿轨道150行驶，从而将MOS 106的运动约束在由轨道150限定的路径156。这里，轨道150在大体垂直于方向D的方向上延伸，使得MOS 106行进的路径156也大体垂直于方向D，如路径156的箭头所指。然而，应当理解，轨道150可以具有用于定位MOS 106的不同几何形状，这在特殊的纱架设置中可能是需要的或有益的。例如，轨道150可以是至少部分弓形的。此外，可以提供驱动系统，以沿轨道150移动MOS 106。例如，MOS 106可包括被配置为驱动一个或多个轮子154的板载电机组件。因此，MOS 106是可移动的，从而可以选择性地与各纱架行对齐。当MOS 106为可移动的MOS被提供时，可以使用多个这样的MOS 106，每个都设置在轨道上，使得当其中一个MOS 106在压延机的中心运行时，其他一个或多个MOS 106偏离到在另一没有运行的纱架行前被装载的一侧；然后，当运行完成时，加载的MOS 106可以滑到中心并准备运行。

MOS 106包括一对导辊组件158a、158b。在一些实施例中，导辊组件158a、158b包括整平辊。导辊组件158a、158b布置成采用穿过主辊板的线材的网格图案，并在其离开支架时将它们平整成平面，从而提供平面的线材作为压延进程的输入。因此，在某些时候，线材W可以通过集成在图1D的示例性MOS 106中的滚轮组件158a、158b，和/或在压延机入口之前作为单独的辊，被引导到平板/平面。在一些示例中，压延机可包括在入口处的导辊以实现此目的。在一些示例中，除了滚轮158a、158b之外，MOS 106可包括一个或多个附加的滚轮组件，或者MOS 106可包括单个滚轮组件。

MOS还包括主组织板组件160。主组织板组件160可以是由钢板中的陶瓷孔眼组成的“主孔眼板”，或者是由多个垂直定向的辊和多个水平定向的辊组成的“主辊板”。因此，线材W可穿过主组织板组件160，在第一导辊组件158a下方(或上方)和第二导辊组件158b上方(或下方)，然后从其布设以进行进一步的下游处理(即，到压延机)。取决于给定线材W在穿过主组织板组件160之前来自前组织板中的哪个对应开口，线材W可被主组织板中的辊重新引导向下朝向导向辊158a和18b，或者可以被主组织板中的辊重新引导向上朝向导向辊158a和18b，或者线材可以大体水平地穿过主组织板朝向导向辊158a和18b(例如，无需被重新引导)。

图2A-2D是图1A的纱架系统100的透视图。根据本公开的一个或多个实施例。更具体地说，图2B是图2A的纱架系统100的后端的局部透视图。而图2C是图2A的纱架系统100的前端或输出端的局部透视图。此外，图2D示出了根据一个或多个实施例的当使用替代的纱架框架102部分地组装时，纱架系统100的前端或输出端的局部透视图。

如图所示，纱架系统100还包括由APC系统118致动的多个张力控制设备202。图2B和2C示出了支撑多个张力控制器202的框架102，而图2C示出了支撑多个张力控制器202的框架102。图2D仅图示了安装在框架102上的两个张力控制器202(并且其上没有线轴108)以说明可以安装张力控制器的剩余位置以及输入空气如何可以被供应到张力控制器202。张力控制设备202安装在纱架框架102上并承载(或保持)线轴108，使得线材W可以从其展开以用于下游操作和/或处理。APC系统118与张力控制设备202集成在一起并且可以用于在线轴108展开(或旋转)时调整(即增加或减少)线材上的张力(或速度)。因此，APC系统118可以使张力控制设备202在线轴108展开时增加施加到线轴108的摩擦力，这对线轴108的旋转提供更大的阻力并且在线材W从其展开时增加线材W的张力。可以提供多个中间支撑辊208以帮助支撑和/或引导线材W。

APC系统118可以设置在纱架系统100周围的各个位置。例如，APC系统118可以设置在安装到纱架系统100的一部分(例如纱架框架102)的控制台中，或者，APC系统118可以以不同的方式提供，例如设置在可定位在不同位置的独立控制台。

可以向APC 118供应调节到所需压力的空气，例如但不限于，约10磅每平方英寸(psi)至约30psi，包括约30psi，且包括约25psi。可以提供一根或多根输入线204用于供应输入空气。在一些实施例中，使用单个输入管线204来供给纱架系统100中的所有张力控制设备202。在其他实施例中，使用多根输入管线204，每个这样的输入管线204将输入空气供应到一组张力控制设备202。在一些示例中，软管和管线的网络可以布设在整个框架中以供应各种张力控制设备202(或张力控制器组202)。例如，输入管线204可以连接到(并将输入空气供应到)多个歧管206，其中每个歧管206连接到一组张力控制器202。在此，每个歧管206垂直定向供给歧管206相对侧上的张力控制器202的列，其中通过从歧管206延伸的单独输入管线210向特定列中的每个张力控制器202供给供应空气。

APC 118可包括关联于/控制至少一个张力控制设备202的至少一个电子操作阀(伺服阀)。在一些实施例中，用于致动每个伺服阀的电信号源自压延机。在一些实施例中，中央控制系统116被配置为致动每个伺服阀。在一些实施例中，伺服阀关联于/控制单行张力控制设备202，例如图6的行604或列606。通过调节输出到每行604的气压，中央控制系统116可以改变张力控制设备202的张力输出，从而设置线材W期望的张力。在一些实施例中，阀位于气动面板外壳内，该气动面板外壳可定位在主电气外壳附近。

在一些实施例中，中央控制系统116从压延机接收信号以设置用于至少一个张力控制设备202的目标气压。例如，压延机可以向控制系统116发送输入信号以基于该输入信号的值控制先导操作的调节器，然后，控制系统116可以向伺服阀发送适当的4-20mA信号，驱动先导调节器达到目标压力(例如，可通过压力-张力曲线来确定)。因此，中央控制系统116接收并分析来自压延机的输入信号，然后基于来自压延机的输入信号向伺服阀发送适当的电信号。

中央控制系统116还可以被配置为将数字信号发送回压延机。发送回压延机的数字信号可以指示多个不同的参数，例如接收到的设定压力点和/或来自伺服阀的实际压力读数。在一些实施例中，到压延机的数字信号还包括在各纱架行处的实际压力读数，这可以通过在各纱架行处安装传感器和从PLC以将数据发送到中央控制系统116来实现。附加数据点为压延机提供基于输入目标的实际实现压力输出的更准确表示，从而允许对压延机进行编程以基于该下游反馈调整目标压力。因此，控制系统116的有益之处在于，与仅利用压延机和气压控制之间的单向通信的其他系统相比，控制系统116能够向压延机提供数字信号反馈以及能够通过用户界面117向操作员提供视觉反馈。

控制系统116可以在用户界面117上显示信息(例如，目标压力、实际阀门压力和实际纱架框架压力)。用户界面117可包括一个或多个触屏显示器，该触屏显示器可设置在各种位置，例如，在纱架室。可以在控制系统116中设置/存储上压力阈值和下压力阈值，以在压力偏离可接受的操作极限之外时触发警报状态。控制系统116可以被配置为维护事件日志，纱架室操作员可以通过IPC触屏显示器访问该日志，并且该日志可包括气压警报状态和活动的记录。

图3A和3B是根据本公开的一个或多个实施例可与图1和图2的纱架系统100一起使用的示例性张力控制设备202的透视图。如图所示，张力控制设备202包括承载线轴108(图1-2)的心轴302、制动鼓304、制动蹄306、隔膜致动器308、控制臂310和控制臂辊312。控制臂310连接到枢轴314并被配置为朝向和远离心轴302枢转。控制臂310还连接到制动蹄306，使得当控制臂310枢转离开心轴302时，制动蹄306被推动与制动鼓304接触。

控制臂辊312连接到控制臂310并因此可朝向和远离心轴302枢转。控制臂辊312大体垂直于控制臂310并大体平行于心轴302和安装在其上的线轴108。在此，控制臂辊312被配置为线材W可以通过的光滑的圆柱形滚筒，并且其尺寸被设计为至少与线轴108的轴向长度一样长以确保线材W从线轴108平滑和均匀地拉出，而不会结垢或明显偏转。当线材W从线轴108放出并经过控制臂辊312时，通过一对横向凸缘316a、316b可以将线材W保持在控制臂辊312上。

如下所述，隔膜致动器308连接到APC系统118并且被配置用于气动操作。活塞318从隔膜致动器308的下端延伸。活塞318枢转地固定到制动臂320，制动臂320固定到枢轴314，从而制动臂320的旋转使附接到其上的枢轴314和控制臂310旋转。隔膜致动器308在其上端通过端口322供应流体(例如空气)，端口322可接收软管(未示出)或从APC系统118引出的其他导管。应当理解，端口322可以是连接到服务于多个张力控制设备202的歧管(未示出)，并且通过APC系统118施加流体导致活塞318相对于隔膜致动器308致动。

在操作中，线材W的线轴108安装在心轴302上，线材W的一端从线轴108的顶部开始沿顺时针方向(在图3A)引导到控制臂辊312的下和周围，然后到下游卷取机构(未示出)。在致动下游卷取机构之前，控制臂310和控制臂辊312将静止，从线轴108移位。此时，制动蹄306被推动与制动鼓304的制动表面接合，从而阻止制动鼓304和与之相连的心轴302的旋转，从而使得线材W无法从安装在心轴302上的线轴108放出。

随着线材W被卷起，控制臂310和控制臂辊312将朝着线轴108旋转，并且在这样做时，将使制动蹄306远离制动鼓304。制动蹄306相对于制动鼓304的这种移动将减小制动蹄306和制动鼓304的制动表面之间的摩擦力，从而允许制动鼓304、心轴302和安装在心轴302上的线轴108旋转。由线材W(当接合控制臂辊312时)施加在控制臂310上的力与制动蹄306和制动鼓304的制动表面之间的摩擦平衡，以保持线材W上的恒定张力。来自该力平衡系统的张力在正常操作范围内独立于制动鼓304和制动蹄306的制动表面之间的摩擦系数。在卷取速率下降或停止的情况下，所需的制动量立即被施加，因此在线材W中不会产生任何不希望的松弛。同样，在卷取速率增加时，制动力与隔膜致动器308施加的力之间的平衡允许在不拉伸或拉动线材W的情况下实现平滑和均匀的放线率。

通过APC系统118向隔膜致动器308施加气压致动从其延伸的活塞318，从而促使制动臂320旋转(图3A中的逆时针方向和图3B中的顺时针方向)。制动臂320的这种旋转产生绕枢轴314的扭转力，该扭转力又促使制动蹄306与制动鼓304的制动表面接合，从而在线材W上产生所需的张力。由于在控制臂310旋转之前(图3A中顺时针和图3B中逆时针)，该扭转力必须被控制臂辊312施加在控制臂310上的力克服，如线材W中的张力所产生的那样，因此该扭转力构成与线材W上的张力大体成比例的偏置力。

因此，可以通过控制隔膜致动器308中的气压来调节线材W中的张力。图4是示出根据一个或多个实施例的示例性张力控制设备202中的气压和线材张力(即线材W的张力)之间的关系的曲线。更具体地说，图4是气压对线材张力的工作曲线，其可用于通过调节提供给隔膜致动器308的气压来控制线材W中的张力。然而，图4的实施例可根据多个因素而变化，包括但不限于线轴108上的线材W的量(即线轴108是满的还是空的)、线轴108的重量、运行速度，以及使用的张力控制设备202。

纱架系统100可包括各种传感器和/或检测系统，其在操作期间监测线材W和纱架室中呈现的环境条件。例如，纱架系统100可包括线材W检测系统，其检测在每行线材W中遭遇断裂或松动的线材W(即，“LWD系统”)。此外，纱架系统100可包括用于检测和测量线材W中的张力的张力监测系统(“TMS”)126。纱架系统100可包括用于测量纱架系统100的各种其他方面(包括与纱架系统100相关的环境参数和/或操作参数)的一个或多个附加传感器。例如，纱架系统100可包括环境监测系统(未示出)，该环境监测系统包括一个或多个传感器，用于测量纱架室的条件，例如温度、湿度或湿度，和/或大气压力。如下文所讨论的，控制系统116可包括允许其操作员响应于通过前述传感器和/或检测系统收集的信息来修改或控制纱架系统100的各种操作参数的软件。因此，操作员可以微调线材W的张力和/或微调纱架室内所经历的环境条件。

图5是根据本公开的一个或多个实施例的图3A-3B的张力控制设备202配置有限位开关的近距离视图。所描绘的开关布置仅是能够适当结合本公开的原理的一种示例布置。实际上，在不脱离本公开的范围的情况下，可以采用开关的许多替代设计和配置。

这里，在张力控制设备202上设置有一对限位开关504a、504b，以及连接到张力控制设备202的制动臂320的开关叶片506。限位开关504a、504b可包括各种类型的限位开关，例如微型开关(MICROSWITCH)V3-1101-D8或V7-2B17D8。随着制动臂320(与控制臂310一起)响应于由线材W施加在控制臂辊312(图3A-3B)上的张力的变化而围绕枢轴314(图3A-3B)旋转，开关刀片506可以在限位开关504a、504b之间往复运动。当制动臂320顺时针或逆时针旋转足够的度数到正常操作范围的界限(例如，到范围0-35°的下限或上限)时，开关叶片506接合限位开关504a、504b中的一个，由此指示线材W中的张力太高或线材W中的张力太低，指示线材W松动或断裂。在其他实施例中，可以使用单个限位开关(未示出)来测量张力是否过高或者线材W是否松动或断裂。例如，当制动臂320在正常工作范围内(例如0-35°范围内)旋转时，单个限位开关可以由制动臂320接合，但是当制动臂320沿任一方向旋转超出正常工作范围时就会脱离接合。然而，这些实施例不提供在由限位开关504a、504b限定的界限之间(例如，在0°35°范围的上限和下限之间)的线材W张力测量。

限位开关504a、504b(或单个限位开关)可包括本领域已知的各种类型的开关或传感器。然而，无论类型如何，它们都可以被配置为与用户界面117(图1)通信，如下文所述。例如，当接合时，限位开关504a、504b可以提供信号以启动设置在纱架框架102上的发射器(未示出)。发射器与设置在用户界面117中的远程接收器(未示出)通信，该远程接收器可以反过来产生音频或视频指示(或两者)以远程指示线材W中的张力太大或线材W太松或断裂。从发射器发射到远程接收器的信号可以被编码以唯一地识别来自多个张力控制设备202的信号。

代替限位开关504a、504b或除限位开关504a、504b之外，可以使用各种其他装置或张力传感器来监测线材W中的张力。例如，可以使用一个或多个额外的张力传感器，例如由电气自动设备公司(Electromatic Equipment Company,Inc.)制造的TE-24Check-

重型张力传感器(每个都是“TE-24传感器”)。在这样的一个实施例中，一个TE-24传感器用于每个张力控制设备202。然而，在其他实施例中，一个或多个TE-24传感器用于监测一组张力控制设备202(例如，一行张力控制设备202)的线材W的张力。因此，TE-24传感器可用于测量一组线材W，尽管TE-24传感器可能在线材W通过其轮式测量机构布线时局部地影响线材W的张力。TE-24传感器或它们中的任何一个，可以设置在纱架系统100周围的不同位置，例如，在纱架框架102的前部和/或靠近FOS 104。如上所述，除了或替代上面详述的限位开关，可以使用TE-24传感器。此外，应当理解，在不背离本公开的情况下，可以使用除TE-24传感器之外的张力传感器。

在另一示例中，可以使用一个或多个张力感应辊，例如由蒙塔沃公司(MontalvoCorporation)制造的TSR-3或TSR-4张力感应辊(每个都是“张力感应辊”)。在这样的一个实施例中，单个张力感应辊用于每行张力控制设备202。以这种方式，每个张力感应辊将提供该行中所有线材W的张力的平均读数，而不是提供唯一的特定行中单根线材W的张力读数，因此可能无法提供需要停机的张力变化反馈(例如，其中1到3根线材W松动)。如上所述，除了或代替上面详述的TE-24传感器和/或限位开关，可以使用张力感应辊。此外，应当理解，在不背离本公开的情况下，可以使用除TSR-3或TSR-4张力传感辊之外的张力传感辊。例如，可以使用可测量通过那里的每根单独的线材的张力感应辊。

在其他实施例中，可以通过位置传感器(“位置传感器”)基于与线材W相关联的控制臂310(或控制臂辊312)的位置来确定线材W的张力。在其中一些实施例中，位置传感器是测量相对于重力的坡度和倾斜角的仪器。因此，位置传感器可包括各种类型的仪器，包括但不限于倾角仪、倾斜传感器、加速度计、陀螺仪以及它们的组合，并且可以在一个、两个或三个轴上进行测量。在一示例中，位置传感器是安装到控制臂310(或控制臂辊312)并被配置为确定其在其全运动范围内(例如，0-35°)的角位置的倾角仪。在其他实施例中，位置传感器是感应传感器，其可以确定控制臂310(或控制臂辊312)相对于静止参考点(例如，在张力控制设备202上)已经行进的距离以确定其在整个运动范围内的角位置。此外，除了或代替上述任何装置，可以在任何或每个张力控制设备202上提供旋转编码器/传感器或类似装置，以执行相同的测量。

在通过位置传感器确定控制臂310(或控制臂辊312)的位置之后，可以利用该信息从如图4所示的操作曲线推断出相应的线材W张力。例如，知道控制臂310的全部运动范围(例如，0-35°)，可以确定当控制臂310完全向前时线材W断裂或当控制臂310完全向后时线材W过度拉紧，并且可以通过将它们之间的中间角位置(即，当控制臂310在完全向前和完全向后位置之间)与基于气压的操作曲线(例如，图4)获得的张力相关联来确定中间线材W张力条件。利用该信息(即反馈)，纱架系统100可以根据需要通过APC系统118自动调节提供给任何单个或组张力控制设备202的气压以优化操作。在其他实施例中，纱架系统100的操作者可以利用该信息根据需要通过APC系统118来手动调节提供给任何单个或组的张力控制设备202的气压。

此外，当与上面详述的张力感应辊和TE-24传感器中的一个或两个配对时，位置传感器的测量值可以相互关联以独立地获得来自一个或多个张力控制设备202的张力反馈(见图6)；然后可以使用包含设定气压下的适当值(例如，用于张力、线材类型、线轴包装、进给速率等)的表格以在预定区域(例如，行或列)，或在整个纱架系统100中，分别检查张力控制设备202，如下面参考图6所描述的。

因此，可以修改纱架系统100以自动控制任一或所有张力控制设备202，从而微调线材W的张力。图6示出了根据一个或多个实施例的可以结合到纱架框架102中的单个框架F和可以独立控制的框架F的各个区域。在一些实施例中，例如，每个张力控制设备202设置在单独的区域602中，使得纱架系统100可以单独地自动控制每个张力控制设备202。在其他实施例中，每行张力控制设备202被组织为区域604，使得纱架系统100可以将每行张力控制设备202作为一组进行自动控制。类似地，每列张力控制设备202可被组织为区域606，使得纱架系统100可将每列张力控制设备202作为一组进行自动控制。在其他实施例中，框架上的所有张力控制设备被组织为区域608，使得纱架系统100可以独立于其他框架F(例如，帧F2-F8)上的张力控制设备202，将每个框架F(例如框架F1上)上的张力控制设备202作为一组进行自动控制；在其他实施例中，纱架框架102上的所有张力控制设备202被组织为单个区域(未示出)，使得纱架系统100可以将纱架框架102上的所有张力控制设备202作为一组进行自动控制。如上所述，在这些或其他实施例中，纱架系统100可以使其操作者能够单独或以任何数量的分组手动控制张力控制设备202。

LWD系统可以集成在各种类型的纱架系统中。如本文所述，纱架系统可包括一个或多个纱架行，其中每个这样的纱架行具有框架结构和安装在该框架结构的两侧(即左手侧和右手侧)的多行张力控制器(例如四到六个)。框架特定一侧上给定一行张力控制器的所有线材都穿过纱架行前部的组织板。在纱架的运行过程中，每行和每侧的所有线材都会流过类似的路径。

图7示出了根据一个或多个实施例的结合LWD系统的替代示例性纱架系统700。应该理解的是，虽然图7中所示的FOS 104不同于参考图1C描述的FOS 104。图1C的FOS 104可集成在图7的系统中，反之亦然，因为本公开的主题可以与各种类型的FOS设计一起使用。LWD系统集成在图7所示的纱架系统700内，其中在框架102一侧的给定行的张力控制设备202的所有线材W穿过组织板，例如在纱架行的前部的安装在设置在线树110和方向改变设备112之间的支架704上的组织板702。在纱架系统700的操作过程中，每行和每侧中的所有线材将流过类似的路径。在此，LWD系统利用多个松线传感器杆，例如检测器杆132，这些检测器杆132被放置在组织板702附近，在特定行的张力控制器202的线材W的流动路径下方几英寸处。检测器杆132可以与线树110和/或框架102绝缘，并且被布置成使得(至少)检测器杆132被定位成与框架102的每一侧上的每行张力控制器202相对应。检测器杆132可安装在围绕纱架系统的不同位置处，在这些位置检测器杆132足够靠近特定行的张力控制器202的线材W的流动路径，用于该特定行的张力控制器202中的特定线材W。例如，检测器杆132可设置在FOS 104上或在其周围(参见例如图1C和图7)和/或设置的框架102上或在其周围。松线检测器杆132可以检测到单根线材W中的某根线材已经断裂并与检测器杆132接触。在一些示例中，松线检测器杆132可以通过通过钢丝闭合电路接地来检测松线/断线。然而，在一些实施例中，检测器杆132可以被不同地配置，以便检测预定数量的线材何时已经断裂或与其接触。同样在所示示例中，LWD系统包括连接到每个检测器杆132的电气外壳/机柜706，并且电气外壳/机柜706包括指示面板708，当其中一根线材W变得足够松以致于与松线传感器杆132之一接触时，该指示面板708会向操作员发出警报。

在纱架操作过程中，线材W因上游障碍或线材W中的缺陷而断裂并不少见，在这种情况下，张力控制设备202不再保持该线材W端部的张力，允许线材W下垂并接触检测器杆132。该接触闭合从检测器杆132到电气外壳/机柜706的电路，从而在指示面板708上提供指示，例如通过激活灯和/或鸣喇叭等。基于在指示面板708上亮起的灯，纱架室操作员可以确定断裂的线材W位于框架102的哪一行和哪一侧。利用该信息，操作员可以定位断裂的线材W并手动确定哪个线轴具有断裂的线材W并采取适当的措施。

本文所述的控制系统116的实施例可以集成到各种纱架系统中，包括但不限于图7的纱架系统700。控制系统116可以与电气外壳/机柜706结合使用，或者控制系统116可以代替电气外壳/机柜706。图7还示出了示例性外壳710，其例如可以容纳APC 118、SPC驱动系统122或与纱架系统相关联的其他控制特征或安全特征的各个方面。系统气压可通过位于APC外壳面板中的气动歧管系统手动控制，气压设定点也来自控制伺服操作压力阀的压延机室。监测三个压力：压延室设定点、APC阀反馈和框架压力。

因此，LWD系统可以与中央控制系统116通信。例如，LWD可包括一个或多个从PLC，其中每个纱架框架102与单独的从PLC相关联(即，为每个纱架框架102提供从PLC)。这里，每个从PLC可以向中央控制系统116发送与从PLC相关联的特定框架102相关联的每个检测器杆132的信号数据。因此，当检测到松动或断裂的线材W(即，通过与检测器杆132接触)时，LWD系统向中央控制系统116发送信号，中央控制系统116继而触发警报/指示。也就是说，用户界面117或与用户界面显示器117相关联的显示器，可以示出堆叠的检测器杆132的图形表示，突出显示检测到断裂的线材W的特定传感器棒132。该信息也可以以事件日志的形式被记录到存储设备119。此外，中央控制系统116可以向压延机发送信号，其中该信号指示每个检测器杆132的状态。这样，压延机操作员可以选择响应断线而采取行动.因此，控制系统116可以向压延机提供信号反馈。

图8A-8D示出了根据本公开的一个或多个实施例的张力监测系统(TMS)126的示例性方面。在图示的实施例中，TMS 126包括张力监测支架800。张力监测支架800可以定位在不同的位置，例如，它可以定位在纱架室中的靠近线材W离开纱架室并进入压延机(即压延机窗口)的位置处。因此，张力监测支架800可以位于MOS 106之后(即，MOS 106的下游)，使得来自MOS 106的至少一根线材W被引导或行进通过张力监测支架800。在一些实施例中，线材W被馈送通过支架800的顶部。TMS包括一个或多个单独的张力测量传感器802，每个测量传感器802通过将线材W穿过多个凹槽辊804来测量线材W的张力。张力监测支架800可定位在线层上方，该线层可包括多根单独的线材W，例如600-1200根单独的线材W。在一些实施例中，三个张力测量传感器802沿着TMS支架800(如图8B所示)的宽度定位，使得至少一根线材W分别从线层的左侧810、中心811和右侧812(如图8C所示)能够被测量。

尽管图8A-8D示出了测量3条离散线材上的张力的张力监测支架800的示例性设计，张力监测支架800可以有不同的配置以测量不同数量的离散线材(即，多于或少于3条线材)上的张力。例如，张力监测支架800可以被配置为测量所有线材上的总张力，例如，作为所有线材张力的平均值，并且这种张力监测支架可以与MOS集成或作为独立装置提供。

TMS与中央控制系统116进行电子通信。例如，一个或多个张力测量传感器802可包括电缆连接器820或输出引线，使得它可以硬连线到中央控制系统116.在一些示例中，张力测量传感器802中的至少一个与中央控制系统116直接或间接地进行无线通信。张力测量传感器802产生张力输出信号，该信号被发送到中央控制系统116，例如，4-20mA表示线材张力的张力输出信号。控制系统116使由张力测量传感器802测量的具有数据地址的张力值可用，以供压延机随时读取。压延设备逻辑能够测量指定气压输入信号的实际张力输出。该反馈回路允许压延机根据测得的张力输出对气压输入信号进行小幅调整，从而为压延机提供更精确的张力控制方法。中央控制系统116可以例如在IPC触屏显示器上输出张力测量值，并且这种IPC触摸屏可供纱架室操作员使用以监测线材W中的张力。

用户界面117可以具有各种配置。在一些实施例中，例如，如图7所示，用户界面117包括继电器逻辑电路，其每个输出由输入或输出条件的组合控制，例如输入开关和/或控制继电器。在其他实施例中，例如参考图9描述的那些实施例。用户界面117包括控制器116，其接收来自各种传感器和/或检测系统(即，在操作期间监测线材W和存在于纱架室内的环境条件)的信号，以提供控制信号，例如，LWD系统和/或环境监测系统。控制器和这些各种传感器和/或检测系统可以通过任何合适的有线或无线方式进行通信。因此，用户界面117可以被配置为在操作期间使得操作员能够控制纱架系统100的操作。例如，中央控制系统116可以被配置为向纱架系统100的操作员实时提供视觉和/或听觉性能信息，然后接收来自操作员的命令，使得操作员可以校正输入和/或优化性能。

中央控制系统116可以设置在控制台900中。图9A和9B示出了根据本公开的各种实施例的示例性控制台900。在各种实施例中，控制台900容纳中央控制系统116并且包括用户界面917，例如以IPC触屏显示器的形式。控制台900包括如上详述的控制器并且被配置为向操作员提供详细的系统信息并且还被配置为响应于该信息接收操作员输入，如下文所述。如图所示，可控用户界面917包括触屏显示器，操作员可以通过该触屏显示器输入命令以控制纱架系统100并观察(监控)系统性能，因为纱架系统100可以在触屏显示器上显示任意数量的状态警报或通知。这里，用户界面917包括触屏显示器，该触屏显示器包括操作员可以操纵的多个输入904，例如，以更改显示在触屏显示器上的信息。在一些实施例中，控制台900可以进一步包括多个LED指示器906，该多个LED指示器906例如可以对应于输入904并且提供关于选择哪个输入904的指示。还可以提供紧急停止908。

因此，纱架系统100可通过集成到控制台900中的中央控制系统116来控制。控制台900可以将信息发送到在此描述的各种纱架子系统和/或装置并且从其接收信息。通过从这些监控系统(或其中的任何一个)接收到的信息，可以在显示器917上向操作员实时提供描述线材状态(即是否断裂)、线材张力和/或纱架室内环境条件的文本或图形。控制台900还可包括(或连接到)其他显示器或输入(未示出)。例如，当纱架系统100安装在设施的纱架室中的情况下，一台或多台其他计算机可以通过LAN网络或其他方式连接到用户界面，以向其他用户提供监测和/或控制纱架系统100的能力。

图9B示出了根据一个或多个替代实施例的控制台900的替代版本。在此，控制台900被分成单独的侧920、922。左侧920包括IPC 924、远程访问控制键926、可折叠搁板928、键盘和/或鼠标访问点(连接器)930，以及紧急停止932。在此，左侧920包括可通过闩锁936打开的左侧门934。IPC 924可编程以包括用于实现本文所述的中央控制系统116的一个或多个方面的软件。

图9C示出了图9B的控制台900的右侧922的近距离视图。如图所示，右侧922可包括可通过闩锁936打开的右侧门938。此外，可在控制台900的右侧922上提供用于测量温度和/或湿度的电源断开器940和传感器942。此外，可以提供多个按钮、指示器和/或开关，以在HMI显示器发生故障的情况下控制或操作该系统或传感器系统。应该理解，这将允许用户在屏幕故障的情况下继续操作系统。

控制系统116可包括在触屏显示器917或IPC 924上显示纱架系统100的实时测量并且允许操作员实时控制其操作的软件平台。图10A-10I是根据本公开的一个或多个实施例的触屏显示器917或IPC 924的屏幕截图并且示出了平台的各个方面。然而，应当理解，该软件平台是完全可定制的并且可以针对最终用户的特定应用进行修改，并且以下屏幕截图只是该软件平台的一个示例性实施例。因此，在不背离本公开的情况下，软件平台可包括任何数量的其他屏幕截图和/或功能。

图10A图示了根据本公开的一个或多个实施例的平台的介绍屏幕1002。在此，平台包括语言翻译能力，以便用户可以选择在触屏显示器917上以哪种语言显示，并且图10B示出了根据本公开的一个或多个实施例的平台的翻译选择屏幕1004。在一些实施例中，语言的选择也将改变显示测量值的单位。例如，如果操作员选择德语翻译，则单位可能以SI单位显示，而如果操作员选择英语翻译，则单位可以美国通用单位(例如，对于美国用户)或SI单位(例如，对于英国用户)显示。

图10C图示了根据本公开的一个或多个实施例的平台的系统功能选择屏幕1006。在这里，操作员公司的标志可以显示在屏幕上，操作员可以选择他/她想要访问的特定功能。例如，功能选择屏幕1006可包括用于操作者的各种功能选择，例如操作屏幕选择按钮1008a、警报屏幕选择按钮1008b、系统信息屏幕选择按钮1008c、和/或维护屏幕选择按钮1008d。该屏幕1006还可包括将操作员带回到主屏幕1002的选择。

图10D示出了根据本公开的一个或多个实施例的操作屏幕1010。可以通过按下操作屏幕选择按钮1008a来访问操作屏幕1010。操作屏幕1010可以是主生产屏幕，包括各种指示器和/或选择，例如操作模式指示器1011、温度和/或湿度指示器1013、选定的纱架指示器(即，开或关)，并且可显示到镜像纱架灯组、位置状态(即纱架位置是否有效)、选择状态(即纱架行选择是否有效)、机器状态(即机器是否准备好)等。这种配置可以允许选择单个纱架运行位置，可以允许开始自动换档循环，并且还可包括“准备生产”按钮以向压延机发出纱架已准备好生产的信号。此外，主页按钮1015a可以位于操作屏幕1010上以允许操作者返回到主页屏幕。此外，操作屏幕1010可包括允许在系统的屏幕之间切换和导航的选择，例如，APC屏幕按钮1015b、LWD屏幕按钮1015c和警报屏幕按钮1015d。

图10E-10F分别示出了根据本公开的一个或多个实施例的单纱架操作或生产屏幕1014和双纱架操作或生产屏幕1016。这些屏幕显示温度和湿度数据。关于单纱架操作或生产屏幕1014，显示APC活动，例如以psi为单位的压延机设定点压力、以psi为单位的选定纱架上的APC电磁阀压力设置点反馈、以psi为单位的选定纱架框架实际压力。关于双纱架操作或生产屏幕1016，可以通过网络连接从压延机接收以psi为单位的压延机压力设定点，并且信息显示在屏幕1016上。此外，从APC接收(并由位于APC上的压力传感器生成)的所选纱架的APC电磁阀压力设置反馈压力，并且可以将反馈至伺服空气阀的压力和从压延机发送的值进行比较。此外，可以监控选定纱架的实际压力，如此数据被传送回PLC以显示与设定点、反馈和实际纱架的任何差异。单纱架和双纱架操作或生产屏幕1014、1016均还可以提供张力监测支架800的监测，例如显示来自传感器802的张力读数，并且屏幕1014可以显示张力监测支架800处所选线材的平均张力，并且可以提供用于在屏幕之间切换的导航按钮，例如功能屏幕和主屏幕。

图10G-10J示出了根据本公开的一个或多个实施例的各种LWD相关屏幕1018、1020。特别是，图10G和图10H示出了LWD系统在单纱架操作期间的表现，而图10I和图10J示出了LWD系统在双纱架操作期间的表现。这些屏幕描绘了带有导电传感器的线树，并且可以通过突出显示已跳闸或感测到松动或断裂的线材的特定导电棒来指示存在松线或断线。例如，图10G和图10I包括在未激活(即，非警报状态)时具有导电棒的线树的图形表示，而图10H和图10J包括在激活时(即处于警报状态)具有导电棒的线树的图形表示。在图10H中，屏幕显示导电棒R2已被激活/跳闸，其中导电棒R2对应于位于线树顶部右侧第二行的实际导电棒；然而，可以不同地提供命名法，例如，使得R1对应于最右下侧，而R5对应于最右上侧。这样，操作员可以容易地确定在右2线材行的操作纱架中存在断线或松线。在图10J中，屏幕显示左侧纱架中的导电棒L2已被激活/跳闸，其中导电棒L2对应于位于左侧且从左侧纱架的线树顶部起第二行的实际导电棒。这样，操作员可以很容易地确定在左2线材行的左侧纱架中的检测到断线或松线。

图10K示出了根据本公开的一个或多个实施例的警报和历史日志屏幕1022。警报和历史日志屏幕1022可通过任何前述屏幕上的警报屏幕按钮1015d访问。警报和历史日志屏幕1022包括活动警报日志和警报历史日志，并且其中之一或两者可以跟踪与每个事件相关联的各种统计数据，包括但不限于日期、时间、描述、相关联的系统、状态、和采取的行动等。屏幕可以是可定制的，并且可以记录额外的数据。例如，操作员可以自定义其中一个/两个日志以列出所有或仅列出需要立即采取纠正措施的某些事件，和/或允许基于其状态对不同事件进行颜色编码(例如，例如，尚未修复的事件可能以红色高亮显示，而已修复的事件是绿色的，已检查和/或正在检查的事件是黄色的)。此外，操作员可以将事件分配给他或她的一位同事，以便所述同事接收警报通知(例如，如下文所述，在他或她的具有移动应用程序的移动设备上)，然后可以在操作员监测事件的状态的同时采取纠正措施，而他或她的同事处理相同的问题。记录的数据和信息可以导出到各种不同的设备，包括通过USB下载或其他无线传输。图10K中所示的警报和历史日志屏幕1022不包括任何记录的事件。图10L是可以填充在屏幕1022上的日志内的示例警报消息的列表。此外，警报和历史日志屏幕1022可以提供用于在诸如功能屏幕和主屏幕之类的屏幕之间切换的导航按钮。

图10M示出了根据本公开的一个或多个实施例的维护屏幕1024。可通过按下维护屏幕选择按钮1008d来访问维护屏幕1024。维护屏幕1024可以实时提供温度和湿度读数(或其他环境信息)，并且还提供对可能有助于维护和/或操作系统的信息的访问。例如，操作员可以访问各种设备的电气原理图，他/或她可以将其导出到另一设备或打印机以供以后使用。此外，操作员可以访问手册、常见问题解答和/或其他保修信息。在一些实施例中，操作员可以通过软件与维护人员通信，例如，操作员可以通过维护屏幕1024上可访问的功能安排维护预约。此外，维护屏幕1024可以提供用于在屏幕之间切换的导航按钮，例如功能屏幕和主屏幕。

图10N示出了根据本公开的一个或多个实施例的系统信息屏幕1026。系统信息屏幕1026可以通过按下系统信息选择按钮1008c来访问。此外，系统信息屏幕1026可以提供关于特定纱架系统和与其一起使用的设备的信息和细节，并且可包括用于在诸如功能屏幕和主屏幕之类的屏幕之间切换的导航按钮。

然而，纱架系统100的控制也可以使用远程设备来实现，包括通过使用安装在计算机、膝上型电脑或移动设备等上的纱架系统控制和/或可视化应用程序。例如，移动设备或智能手机“app”可以被安装以与控制系统116通信。在该示例中，这种移动设备可以与中央控制系统116通信以提供对各种纱架系统、功能、设备的远程监控，其方式类似于使用控制台900描述的控制装置900，使得操作者可以远程监控纱架操作的操作参数和/或环境参数。远程设备和控制系统116(或控制台900)之间的这种通信可以经由各种无线或有线通信方式发生，例如通过蓝牙^TM或WiFi^TM无线传输、通过互联网无线传输，其中控制系统116(或控制台900)的控制器经由硬固线(例如，USB电缆、以太网电缆(例如，CAT6电缆)等)或它们的组合接入互联网。该应用程序可以向控制系统116发送信息和从控制系统116接收信息，或者可以直接向纱架系统的一个或多个系统、传感器或设备(例如LWD系统和/或环境监测系统)发送信息和从其接收信息。

在替代或补充实施例中，应用程序可包括与控制系统116上提供的相同的操作员输入选项，以向(可控用户界面917的)控制器提供控制命令，从而手动或自动实现线材W的张紧和/或监控(和/或调整)纱架室的环境条件。在进一步的替代或补充实施例中，安全特征可以通过应用程序提供或内置到应用程序中。例如，手机可以实现安全控制(例如，密码、PIN、代码、图案、生物特征扫描等)，可以阻止对平台的完全访问，允许监控但阻止远程控制，向应用程序传输或从应用程序接收数据，或其他基于通过安全控制的成功传递而授予权限的与纱架系统相关的活动(例如，改变纱架室的环境条件)。

图11示出了根据本公开的一个或多个实施例的当在多行纱架系统1100上实施时移动平台控制(SPC)122的方面。虽然多行纱架系统1100在某些方面可以类似于上述纱架系统100、700，但纱架系统1100设置在移动平台1110a、1110b上并且包括SPC 122。在这种类型的纱架系统1100中，单独的纱架行1111a、1111b(通常为1111)，每个都有其自己的纱架框架102(并且每个都包括一个或多个框架段F)、前组织支架(FOS)104和主组织支架(MOS)106到钢平台1110a、1110b，每个这样的平台P承载单独的纱架行1111。平台1110a、1110b可包括被配置为驱动轮子(未示出)的电机1108，轮子沿着嵌入在纱架室地板上的轨道1106行驶。电机1108可以在系统的主外壳处被控制，该主外壳可包括例如紧急停止按钮和用于控制各行向右和向左移动的按钮。主外壳可能与其他系统控制装置一起位于纱架室内。在其他实施例中，每一行可以有其自己的控制面板直接安装到移动行。在具有多个纱架行1111a、1111b的一系统1100中，其中一个纱架行1111a可以在运行时定位在压延机中心线1104上(在“运行位置”)，而另一个纱架行1111b可以定位在侧面(在“装载位置”)。在其他实施例中，可以有两纱架行对称放置特别是关于压延机中心线，以便两者可以一起运行。以这种方式，第二纱架行1111b不妨碍压延机中心线1104并且可以装载线轴。当第一纱架行1111a完成其运行时，然后可以将其移动到例如嵌入轨道1106上的一侧，其中第二纱架行1111b沿着压延机中心线1104占据其位置。这使运行之间的压延机停机时间最小化。当第二纱架行1111b完成时，可以再次对纱架行1111a、1111b进行切换。

中央控制系统116和电机1108可以相互通信。这允许操作者操作用户界面117、917，以将每排纱架1111a、1111b移动到纱架室地板上的期望位置。在一些实施例中，纱架行1111a、1111b被配置为依次移动到其新目标位置。虽然示出了两排纱架1111a、1111b，但是应当理解，纱架行1111的数量是非限制性的。与使用主外壳中的按钮来控制平台相比，中央控制系统116提供基于单个指定的操作员输入自动将所有纱架行移动到期望位置的能力。作为进一步的例子，图12示出了具有十一个纱架行位置1111的纱架室。

在一些实施例中，每个平台1110a、1110b包括至少一个接近传感器1105，其被配置为检测纱架室地板G上的特征1109。该特征1109可以垫的形式存在于地板中。在其他实施例中，例如，如图15A-15C所示，接近传感器被RFID读取器替换，RFID读取器感应安装到地板上的RFID标签。在其他实施例中，机械限位开关可用于确定位置。这允许每个平台1110a、1110b移动直到它到达可检测的特征1109。例如，可检测的特征1109可以是可由接近传感器1105检测并且位于该纱架行的装载和运行位置的垫。在一些示例中，限位开关可用于防止平台1110(例如外部平台)超行程。

在一些实施例中，参考图12，纱架行1111的位置通过在纱架室的预定位置放置编码接近板1209来辅助。即，纱架室地板上的特征1109体现为接近板1209。在一些实施例中，板1209由0.5英寸的尼龙构成，具有多个机械加工的凹部，每个凹部被配置为接收垫(例如，钢或尼龙垫)，该垫通过紧固件、粘合剂等固定到凹部上。在确认板位置后，例如通过螺钉将板1209固定到纱架室地板G。与采用嵌入板的设计相比，这种设计允许稍后调整纱架行位置。在其他实施例中，接近传感器被RFID读取器代替，RFID读取器感应安装在地板上的RFID标签。在其他实施例中，机械限位开关可用于确定位置。

图12示出了纱架室中接近板1209的总体布局。每个板1209通过在每个凹部中放置尼龙或金属垫来编码，下面将更详细地描述。当板1209正确定位在接近传感器1105下方时，接近传感器1105能够读取板1209的编码。如图12所示，具有唯一编码(即，金属和尼龙垫在板1209上的位置)的多个板1209固定到FOS 104附近的地板上。每个纱架行1111在轨道1106上运行到与板相关的期望位置1209。板1209可以定位成使得多个区域被限定在纱架室中。也就是说，板1209可以定位在FOS 104前面，限定运行区1220。板也可以远离FOS 104定位，例如，在其相对侧，限定排除/装载区1222。在其他实施例中，接近传感器被一个RFID阅读器取代，该阅读器可以感应安装在地板上的RFID标签。在其他实施例中，机械限位开关可用于确定位置。

中央控制系统116可以利用板1209来确定，在自动功能将执行之前，每个纱架行1111位于何处。出于警报目的，中央控制系统116可以忽略不在运行区1220中的纱架行1111，即位于排除/装载区域1222中的纱架行1111。在其他实施例中，接近传感器被RFID读取器代替，RFID读取器感应安装在地板上的RFID标签。在其他实施例中，机械限位开关可用于确定位置。

图13A示出了根据本公开的一个或多个实施例的用于固定附接到地板的示例性板1209。该板1209被配置为由接近板检测器检测，从而提供可用于自动功能的纱架行1111的位置。板1209包括大体平面的主体1302，其具有允许多个凹部1304沿平面主体连续对齐的厚度。每个凹部1304被配置为接收金属或非金属的形状互补的垫(分别为1305、1306)。凹部1304中的金属垫1305和非金属垫1306的顺序和数量提供了能够被位于平台1110上的接近传感器1105读取的二进制编码。在图13A所示的实施例中，主体1302包括总共六个凹部1304，其被配置为接收金属垫1305或非金属垫1306。在一些实施例中，金属垫1305是钢垫。在一些实施例中，非金属垫1306是尼龙垫。虽然图示了6个凹部，但是应当理解，凹部的数量没有限制，主体可包括多于或少于6个的凹部。此外，虽然凹部1304和插入的垫1305、1306被图示为间隔开的串行方式对齐，但串行位置不是限制性的。也就是说，可以在不偏离本公开的范围的情况下使用任何可以被相应的近距离传感器1105读取的垫的布置，例如，在圆形图案、块状图案等。在一些实施例中，板1209可以安装或定位在第一或前导轨1106内。在其他实施例中，接近传感器被RFID读取器代替，RFID读取器感应安装到地板上的RFID标签。在其他实施例中，机械限位开关可用于确定位置。

图13B示出了根据本公开的一个或多个实施例的接近垫检测器单元1320。接近垫检测器单元1320包括框架1322和由框架1322支撑的至少一个传感器或检测器1324。框架1322可以连接到纱架行1111，使得它与纱架行1111一起移动并且在移过检测板1209时提供指示，从而提供关于纱架行1111的位置的指示，在此基础上读取1209检测板。在一些实施例中，检测器1324包括多个单独的检测器指示器1326(例如，LED)，其当被通电时将提供指示(例如，被通电或发光)。在一些示例中，与板1209中的钢衬垫1305相对应的检测器指示器1326将被激活/通电，而与非金属衬垫1306相关联的检测器指示器1326将不会被通电。在图13A和图13B所示的示例中，板1209包括用于六个衬垫的六个凹部1304，其中第一凹部和第五凹部各自分别设置有金属衬垫1306a、1306e，并且检测器1324包括六个单独的检测器指示器1326，每个检测器指示器分别与板1209上的凹部1304相对应，其中当定向在第一金属衬垫1306a上方时，第一检测器指示器1326a被激活/通电，而当定向在第五金属衬垫1306a上方时，第五检测器指示器1326e被激活/通电。在一些示例中，例如，当纱架行1111单独移动到中心行位置时，可以提供一个或多个板1209以在其所有凹部1304中包括金属衬垫1305，来确认检测器1326的功能。接近垫检测器单元1320可以与中央控制系统116通信，使得中央控制系统116可以访问来自检测器1324的数据，从而确定纱架行1111的位置。在其他实施例中，接近传感器被替换RFID阅读器可以感应安装在地板上的RFID标签。在其他实施例中，机械限位开关可用于确定位置。

图15A-15C示出了根据一个或多个替代实施例的用于感测移动纱架行的位置的替代系统1500。感测系统1500可包括一个或多个RFID标签阅读器1502，其被配置为识别/感测安装在地板上的RFID标签1504。每个纱架行可包括至少一个读取器1502。RFID标签1504可以通过板1506保持在地板上。虽然可以使用感测系统1500来代替图13A-13B的系统。在一些示例中，感测系统1500可以与图13A-13B的系统结合使用。例如，一些纱架行可包括图13A-13B的系统，而其他纱架行可包括图15A-15C的感测系统1500；和/或至少一些纱架行可同时包括图13A-13B的系统和感测系统1500。

本文所述的纱架系统也可以因此包括一个或多个安全特征或装置。这样的安全特征和/或装置可以由控制系统116控制。也就是说，纱架系统100、1100内的若干装置生成信息以增强系统操作的安全性。安全特征和装置可包括，例如，安全绳拉开关、碰撞检测和避免系统，以及用于变频驱动运动中断的平台驱动光眼。

关于安全绳紧急开关(SRES)，再次参考图1，可以提供拉线开关1140以停止纱架系统1100的操作和/或发送信号以停止生产。拉线开关1140可以沿着纱架行1111的侧面安装。开关1140可以安装或固定到框架102(或其框架段F)，例如，在每个纱架行1111的前端1142处。在其他实施例中，开关1140可以安装到FOS的框架上。帘线(未示出)可以连接到每个拉线开关1140以激活或接合拉线开关1140。帘线可以从它们相关联的拉线开关1140沿着纱架行1111布线，例如沿着纱架行1111b的长边1144朝向纱架行1111b的后端146。帘线可以定位在框架102周围的不同位置，例如，用户可触及的位置，在一示例中，帘线定位在第三行张力控制器202的水平面上。然而，帘线的位置和长度帘线是可调节的，并且可以在特定的最终用途应用中根据需要布置到各种位置。开关1140被设计成在帘线被拉动时发送SRES信号，该信号可以被压延机操作员用于在紧急情况下关闭生产。该拉线开关1140可以与中央控制系统116进行电子通信，在一些实施例中，来自拉线开关1140的安全SRES信号被路由到中央控制系统116，从而使得数据地址可用以供压延机随时读取。例如，拉线开关1140可以连接到中央控制系统116，使得当帘线被拉动时，用户界面117、917上的警告灯可以点亮和/或可以在其上产生一些其他指示，其中SRES信号被适当地寻址，以便压延机随时读取或检索。因此，生成的SRES信号可以被编址以供压延机随时读取，并且该信息可以与压延机所需的其他数据合并，而无需额外的布线。在一些实施例中，一些拉线开关1140是激活的，而一些是非激活的。例如，在生产运行期间，纱架系统1100可以仅扫描压延机中心线1104中的运行中的纱架行1111a以激活帘线开关1140，而安全帘线和拉线开关1140在非活动纱架行(例如，纱架行1111b)中不被监控，从而在开关1140跳闸的情况下允许装载/卸载/维护这种非活动纱架行而不中断生产运行。

在一些实施例中，纱架系统1100包括用于检测相邻纱架行1111并防止在涉及任何纱架行1111的移动操作期间发生碰撞的防撞系统(CAS)。CAS包括用于检测相邻的纱架行1111的防撞光眼1150。光眼1150可以定位在框架102上，例如，在框架102的下部向外延伸部分处，其中每个纱架行1111a、1111b具有两个光眼，每个纱架行1111具有用于监测相关的纱架行1111的左方向运动的第一光眼1150，和用于监测相关的纱架行1111的右方向运动的第二光眼1150。光眼1150可以与中央控制系统116通信。光眼1150和中央控制系统116之间的可以进行无线通信和/或通过有线连接来实现通信。防撞光眼1150防止纱架行1111a、1111b在任何电机驱动事件期间相互碰撞。

CAS系统可用于检测靠近移动纱架行1111a的纱架行1111b，一旦检测到相邻纱架行1111b，就会影响移动行1111a的驱动。例如，CAS可以被配置为发送停止信号，该停止信号禁用该方向的驱动命令但不影响相反方向的驱动功能，并且在这样的示例中，任何禁用的驱动命令或驱动功能可以在移动的纱架行1111a已经移动到相邻纱架行1111b不再在防撞光眼1150的检测范围或区域内的位置的情况下被重置或恢复。在一些示例中，CAS可以被配置为发送停止信号以禁用该方向的驱动命令，然后发送运行命令以自动启用相反方向的驱动功能。CAS系统可以通过纱架行1111a、1111b的移动(手动、自动或IPC模式)来激活，如此，CAS处于非激活或休眠模式，直到其被移动激活或唤醒。

在一些实施例中，光眼1150可包括安装在移动纱架行1111周围的光束型装置。在一些实施例中，每个光眼1150都将信号或光束(例如，红外线)投射到纱架行1111另一末端1146处的接收器1152，从而创建沿纱架行1111的周边延伸的光束，例如，沿纱架行1111的侧面延伸。一侧将使其发射器指向后部，而另一侧将使其接收器1152面向后方，从而将它们安装在相反的方向上可以帮助避免任何信号泄漏导致错误的跳闸信号。当任一侧的光束中断时，相应的纱架安全继电器跳闸，向中央控制系统116发出故障信号并关闭驱动系统，从而停止运动。关于光眼1150的操作信息和任何故障可以在用户界面117、917上可视地呈现(例如，指示灯、屏幕警报或消息和/或图形)和/或在控制台900处和/或附近听觉呈现，例如，扬声器、警报器等。该操作信息可以在控制台900处以指示检测到光束中断的位置的方式呈现给操作员(例如，与纱架的特定行或列相关联的指示灯)。该系统可有助于防止人员被移动的框架和纱架行撞击，并避免地板上的任何阻碍纱架行运动的障碍物。此外，可以通过纱架行1111a、1111b的移动(手动、自动或IPC模式)来激活系统，如此，系统处于非激活或休眠模式，直到它被移动激活或唤醒。在一些示例中，当系统已经跳闸并且导致跳闸的问题已经解决时，驱动系统可以通过按下控制系统116(例如，在控制台900中)的复位来恢复运行。

在一些实施例中，中央控制系统116被配置为防止纱架行1111超行程。例如，第一和最后一个平台1110a、1110b的外侧可以配备有机械行程限位开关，其被配置为防止平台1110a、1110b超行程，超出轨道1106的范围。例如，当移动平台致动限位开关时，限位开关产生可由中央控制系统读取的限位开关信号，用于控制移动的纱架行的运动。对于向外的运动，这些开关可以直接断开纱架行1111a、1111b末端的驱动。在一些示例中，可以通过在控制台900处手动反转纱架行1111的运动来重置这种机械限位开关。在一些实施例中，达到超行程极限位置可以限制运动以仅允许纱架行从行程末端返回。

在一些实施例中，纱架系统100、1100包括环境传感器，包括但不限于温度和湿度传感器。即，如果存在，环境传感器中的至少一个与中央控制系统116进行电子通信。中央控制系统116接收环境数据(温度数据、湿度数据等)，如果环境数据的值超过预定阈值时，中央控制系统116发出警报，通知用户界面117处的操作员环境状态。在一些实施例中，环境数据被记录到数据存储器119。在又一些其他实施例中，环境传感器产生的环境数据具有数据地址以供压延机随时读取。

在一些实施例中，控制系统116被配置为访问云网络，从而使第三方能够远程访问控制系统116。在又一些实施例中，控制系统116被配置为允许通过互联网协议与系统制造商点对点直接通信。例如，生产技术人员可以利用该特征远程提供支持和解决系统100、1100的任何问题。在一些示例中，该特征允许制造商通过客户网络连接来访问加载到中央计算机系统116的软件。客户通过物理控制台900上的键来控制对系统100、1100的访问，从而制造商只能当客户明确地开启访问时访问系统100、1100以维护其网络的安全性。使用远程访问功能，制造商将能够在开发时提供软件更新和增强功能，而无需物理访问机器。

根据本公开的另一方面，参考图14，提供了具有自动高效的纱架功能的数字纱架系统1400。应当理解，图14中所示的各种组件是为了说明示例性实施例的各方面，并且通过硬件、软件或其组合实现的其他类似组件能够在其中替代。系统1400被配置成基于从各种传感器和子系统接收的数据来控制纱架系统，例如纱架系统100、1100或类似的材料处理设备，的功率或操作。

如图14所示，系统1400包括一般表示为中央计算机系统1416的中央控制系统，其能够实施本文和下文描述的示例性方法。中央计算机系统1416可以在不脱离本公开的范围的情况下被不同地实现，如工业计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、个人计算机、平板电脑、智能手机或其他托管软件平台和/或应用程序的已知设备。示例性计算机系统1416包括处理器1424，其通过执行存储在连接到处理器1424的存储器1428中的处理指令1426以及控制计算机系统1416的整体操作来执行示例性方法。

控制系统1416还可包括类似于中央计算机系统116的用户界面117、917的用户界面，用于监测和控制纱架系统的各种部件。控制系统1416与在此更详细描述的传感器和子系统进行电子通信，并且被配置为(通过有线和/或无线连接)接收由传感器和子系统收集的与纱架设备100、1100的相关或指示其运行的数据。

指令1426包括气压控制(APC)模块1430，其被配置为通过APC系统118控制到张力控制设备202的气压，如以上关于系统100所描述的。这样，APC模块1430可以通过增加/减少气压、通过基于检测到的线材W的张力和/或源自与中央控制系统1416通信的压延机1410的信号控制各种伺服阀来增加或减少施加到线轴108的摩擦。换言之，中央控制系统1416接收来自压延机1410的信号以设置用于至少一个张力控制设备202(或至少一行张力控制器202)的目标气压。在一些实施例中，中央控制系统1416还被配置为将信号发送回压延机1410，包括接收的设定压力点和/或来自APC系统118的伺服阀的实际压力读数。

指令1426还包括LWD模块1432，如上所述，当由处理器1424实现时，LWD模块1432控制LWD系统的功率和操作，以及从其接收数据信号。也就是说，LWD模块1432被配置成确定线材W何时接触传感器杆704，这可以指示线材W松动或断裂。在确定断裂或松动的线材W时，中央控制系统1416可发出警报。在一些实施例中，这包括以图形方式显示线树110的数字表示上的位置，线材W已经接触的区域，例如，在IPC用户界面917中。线树上的断线/下垂线的指示和位置可以记录到连接到系统1416的存储设备119。在一些实施例中，中央控制系统1416被配置为向压延机1410发送数据，包括断裂或松动的线材W的指示以及断裂或松动的线材W的相对位置，取决于哪个传感器杆704被松动/断裂的线材W致动。

指令1426还包括环境模块1434，其响应于从环境传感器1460接收的，与纱架室的操作环境相关的，信号来控制纱架系统100、1100的功率和操作。在一些实施例中，环境传感器1460包括温度和湿度传感器。当中央控制系统1416接收到超过预定阈值的环境数据，例如高于阈值温度的温度时，中央控制系统1416发出警报。在一些实施例中，环境警报包括关闭纱架系统100、1100的电源。在其他实施例中，环境数据和警报信号被提供给压延机1410。

指令1426还包括张力监测系统(TMS)模块1436，其被配置为从张力监测系统1480接收张力测量值，该张力监测系统1480可包括例如张力监测支架800，如上文结合图8更详细的描述。也就是说，支架800的张力测量传感器802产生张力输出信号，该信号被发送到中央控制系统1416。由张力测量传感器802测量的张力值由控制系统1416提供数据地址，以供压延机随时读取。压延逻辑能够测量指定气压输入信号的实际张力输出。该反馈回路允许中央控制系统1416或压延机基于测得的张力输出对气压输入信号和/或APC 118进行小幅调整，从而为压延机提供更精确的张力控制方法。

在一些实施例中，由张力测量传感器802测量的张力值显示在用户界面117、917上以供监控。该屏幕可供纱架室操作员监控线材W的张力。

指令1426还包括位置模块1438，其被配置为确定纱架行1111的位置以及控制每行的移动。如上所述，每一纱架行1111可以放置在可移动平台1110上。平台1110包括电机1108，电机1108连接到平台的轮子，该轮子使固定到轮式平台1110的纱架行1111能够移动。平台的移动1110由轨道1106引导。纱架室地板还可包括由平台上的接近传感器1105读取的至少一个特征/标记，允许位置模块1438确定特定纱架行1111的位置。控制系统1416与电机1108进行电子通信，使得根据来自用户的移动命令，位置模块启动电机1108并导致平台1110沿着轨道1106的移动在期望的方向。

在一些实施例中，位置模块1438被配置为处理从安装到平台1110读取特征1109或板1209的接近传感器1105获得的信号，并确定纱架室内的每个纱架行1111的纱架行位置。位置模块还被配置成控制每个平台1110的电机1108，并启动相关的纱架行1111到目标位置的运动。例如，在具有4个纱架行的系统中，当前状态可能是第一纱架行当前处于中间运行位置，而第二、第三和第四纱架行位于远离一侧(例如，左侧)的装载位置。这里，如果操作员命令第三纱架行移动到运行位置，位置模块1438将确定每个纱架行的位置并指示第一纱架行向右移动到装载位置，例如，第一纱架行回到原点，同时为第二纱架行留出空间，以便第二次移动到其装载位置；最后，将指示第三纱架行移动到其指定的运行位置。在这样的示例中，由位置模块1438协调的每个移动可以在操作员指定命令之后自动发生。因此，系统1416可以提供基于单个指定操作员的输入将所有纱架行自动移动到期望位置的能力。在其他实施例中，接近传感器和板被RFID标签读取器代替，且RFID标签安装在地板上。在又一些实施例中，可以替代地使用机械限位开关。在更进一步的实施例中，可以使用其他传感器技术。在不背离本公开的情况下，可以利用各种类型的传感技术来确定纱架行的位置。

指令1426还包括防撞系统(CAS)模块1440，其被配置为防止纱架行1111在任何移动期间相互碰撞。也就是说，CAS模块1440可以被配置为从安装到纱架行1111或平台1110的防撞光眼1150接收碰撞数据，如上所述。CAS模块1440可以与位置模块1438或其组件协同工作，以通过基于来自防撞光眼1150的碰撞数据生成停止信号来禁用位置模块1438的驱动命令。换句话说，CAS模块1440可以从与每个纱架行1111相关联的至少一个光眼传感器1150接收碰撞数据并且确定运动中的纱架行1111和相邻的纱架行之间的距离。当移动纱架行1111向相邻的纱架行1111行进一定的阈值距离时，CAS模块1440向驱动纱架行1111运动的电机1108发送停止信号，避免移动的纱架行与相邻的纱架行之间的碰撞。

计算机系统1416的各种组件都可以通过数据/控制总线1425连接。计算机系统1416的处理器1424通过链路1442与相关联的数据存储器119进行通信，并经由链路1443与各种子系统，例如APC系统118、LWD系统和环境传感器1460和传感器进行通信。合适的通信链路1442、1443可包括例如公共交换电话网络、专有通信网络、红外、光、或其他合适的有线或无线数据通信。

因此，所公开的系统和方法很好地适用于实现所提及的目的和优点以及其中固有的那些。上面公开的特定实施例仅是说明性的，因为本公开的教导可以以不同但等效的方式进行修改和实践。这对受益于本文教导的本领域技术人员来说是显而易见的。此外，除了在下面的权利要求中所描述的之外，对本文所示的构造或设计的细节没有任何限制。因此，很明显，上面公开的特定说明性实施例可以被改变、组合或修改，并且所有这些变化都被认为在本公开的范围内。本文公开的示例性系统和方法可以在不存在本文未具体公开的任何元素和/或本文公开的任何可选元素的情况下适当地实践。虽然组合物和方法以“包含”、“包含”或“包括”各种组分或步骤来描述，但组合物和方法也可以“大体上由”或“由”各种组分和步骤“组成”。上面公开的所有数字和范围可能会有所不同。每当公开具有下限和上限的数值范围时，具体公开了落入该范围内的任何数字和任何包含的范围。特别地，本文公开的每个数值范围(形式为“从大约a到大约b”或等效地“从大约a到b”或等效地“大约a-b”)应理解为列出包含在更广泛的值范围内的每个数字和范围。此外，除非专利权人另有明确和清楚的定义，否则权利要求中的术语具有其简单、普通的含义。此外，权利要求中使用的不定冠词“一”或“一个”在本文中被定义为表示其引入的一个或多个元素。如果本说明书中的词语或术语的使用与可以通过引用的方式并入本文的一个或多个专利或其他文件存在冲突，应采用与本说明书一致的定义。

使用的诸如上面、下面、上部、下部、上方、下方、左、右等的方向性术语与图中所示的说明性实施例相关，向上或上方向朝向相应图形的顶部，向下或下方向朝向相应图形的底部。

如本文所使用的，在一系列项目之前的短语“至少一个”，使用术语“和”或“或”分隔任何项目，将列表作为一个整体来修改，而不是每个元素列表(即每个项目)。短语“至少一个”允许的含义包括任一项中的至少一项，和/或这些项的任一组合中的至少一项，和/或每一项中的至少一项。例如，短语“A、B和C中的至少一个”或“A、B或C中的至少一个”各自指的是仅A、仅B或仅C；A、B和C的任意组合；和/或A、B和C中的至少一个。

为了帮助专利局和本申请的任何读者以及任何由此产生的专利解释所附权利要求，申请人不打算将任何所附权利要求或权利要求元素援引35U.S.C.112(f)除非在特定权利要求中明确使用“手段”或“步骤”。

Claims (20)

1.一种纱架系统，包括：

框架，所述框架具有用于在张力作用下放出线材的多个张力控制设备，每个所述张力控制设备具有制动蹄和控制臂，所述制动蹄能够与心轴接合，所述控制臂能够朝向所述心轴旋转以使所述制动蹄远离所述心轴移动并且能够远离所述心轴旋转以使所述制动蹄朝向所述心轴移动；

气压控制系统，所述气压控制系统操作地连接到每个所述张力控制设备并且能够致动以使所述制动蹄朝向所述心轴移动，所述张力控制设备与设置在至少一个所述控制臂上的至少一个设备传感器通信；和

与所述气压控制系统通信的中央控制系统，其中所述中央控制系统基于来自所述设备传感器和所述气压控制系统的数据确定线材张力，并且其中所述中央控制系统被配置为响应于所述线材张力致动所述气压控制系统。

2.根据权利要求1所述的纱架系统，进一步包括与所述中央控制系统通信的松线检测系统，所述松线检测系统包括定位在所述框架下游并包括多个垂直间隔的传感器条的线树，所述传感器条被配置为基于线材和至少一个传感器条之间的接触产生松线检测信号。

3.根据权利要求1所述的纱架系统，进一步包括与所述中央控制系统通信的张力监测系统，所述张力监测系统包括定位在所述框架下游的张力监测支架，所述张力监测支架包括至少一个张力传感器，所述至少一个张力传感器接收来自所述框架的线材，

其中，所述至少一个张力传感器测量接收到的线材的张力并产生张力输出信号，所述张力输出信号被发送到所述中央控制系统，其中所述中央控制系统基于所述张力输出信号改变所述气压控制系统的所述气压。

4.根据权利要求3所述的纱架系统，所述张力监测支架包括左张力传感器、中心张力传感器和右张力传感器，分别被配置为接收来自线材平面的左侧部分的线材、来自所述线材平面的中心部分的线材和来自所述线材平面的右侧部分的线材。

5.根据权利要求1所述的纱架系统，进一步包括多个平台，其中具有用于在张力作用下放出线材的多个张力控制设备的框架安装到每个平台，每个平台包括由电机驱动的一组轮子，每个平台的所述电机与所述中央控制系统通信，所述中央控制系统引导所述电机驱动相关平台到目标位置。

6.根据权利要求5所述的纱架系统，其中，每个平台包括接近传感器，所述接近传感器被配置为响应于读取位于所述纱架室地板上的预定位置处的至少一个特征板而产生位置信号。

7.根据权利要求6所述的纱架系统，其中，所述特征板包括具有多个凹部的板主体，每个凹部被配置为接收钢垫和尼龙垫中的一种，钢垫和尼龙垫的顺序创建由所述接近传感器读取的唯一代码，所述唯一代码与所述纱架室内所述平台的位置相关。

8.根据权利要求5所述的纱架系统，其中，每个平台包括被配置为测量相邻平台之间距离的至少一个光眼传感器，其中所述中央控制系统基于所述至少一个光眼传感器测得的预定阈值距离产生停止运动信号。

9.根据权利要求5所述的纱架系统，进一步包括与所述中央控制系统通信的至少一个机械行程限位开关，所述中央控制系统被配置为防止平台超行程超过预定位置。

10.根据权利要求1所述的纱架系统，进一步包括至少一个拉线开关，所述拉线开关包括安装在纱架行前端的帘线，所述拉线开关在帘线被拉动时产生停止信号，所述停止信号能够由所述中央控制系统读取以停止所述纱架系统的运行。

11.根据权利要求10所述的纱架系统，其中，所述中央控制系统被配置为基于纱架行产生的停止信号、基于所述纱架室中所述纱架行的确定位置来关闭所述纱架系统。

12.根据权利要求1所述的纱架系统，进一步包括与所述中央控制系统通信的数据存储器，所述数据存储器被配置为存储日志文件。

13.一种操作纱架系统的方法，包括：

使用APC模块，通过将气压引导至至少一个张力控制设备来控制至少一根线材的所述张力，所述张力控制设备具有制动蹄和控制臂，所述制动蹄能够与心轴接合，所述控制臂能够朝向所述心轴旋转以使所述制动蹄远离所述心轴移动并且能够远离所述心轴旋转以使所述制动蹄朝向所述心轴移动；

使用LWD模块，从设置在线树上的多个传感器条接收传感器条数据，从环境传感器收集的环境数据中获得环境的三维模型，并确定所述线树上与所述多个传感器条中的传感器条接触的至少一根线材的位置；

使用位置模块，基于从至少一个接近传感器或与每个纱架行相关联的其他传感技术设备接收的位置数据跟踪纱架行相对于纱架室的位置，并控制与每个纱架行相关联的电机移动纱架行到目标位置。

14.根据权利要求13所述的方法，包括：

定位多个特征板，每个板包括具有多个凹部的板主体，每个凹部被配置为接收钢和尼龙垫中的一个，其中钢和尼龙垫的顺序创建能够由接近传感器读取的唯一代码，并且所述唯一代码被所述位置模块用来确定所述纱架行的位置。

15.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：

使用环境模块，从至少一个环境传感器接收环境数据，并基于由所述至少一个环境传感器接收的数据控制所述纱架系统的运行。

16.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：

使用TMS模块，从位于纱架行和压延机之间的至少一个张力传感器接收线材张力数据；和/或

基于测得的张力调节输送到至少一个张力控制设备的气压。

17.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：

使用与所述中央控制系统通信的至少一个机械行程限位开关，产生限位开关信号，并基于所产生的限位开关信号停止相关纱架行的运动。

18.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：

使用CAS模块，接收来自与每个纱架行相关联的至少一个眼传感器的碰撞数据，并确定运动中的纱架行与相邻纱架行之间的距离，

根据确定的运动中的纱架行与相邻的纱架行之间的距离来控制运动中的纱架行的运动。

19.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：

使用至少一个拉线开关，所述拉线开关包括安装在纱架行前端的帘线，当所述帘线被拉动时产生停止信号，

根据所述拉线开关信号关闭纱架系统的运行。

20.根据权利要求19所述的纱架系统，其中，关闭所述纱架系统是基于纱架行产生的所述停止信号和基于在所述纱架室内相关纱架行的确定位置。

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