细纱工序作为纺纱厂的一个重要工序,对纺纱质量、生产效率及成本有着至关重要的影响。采用无刷直流电机直接驱动的电锭细纱机,其运行状态对细纱生产效率影响较大,主要表现为运行中出现的断头直接影响纱线的质量和成纱率。随着工厂信息化管理的需求,传统人工记录锭子断头等工况的方法难以满足需求。为此,本文采用无线自组网、GPRS(General Packet Radio Service,通用分组无线服务技术)和数据库等技术,设计了基于物联网的电锭运行状态监控系统。本系统首先将采集的单电锭工作状态等信息通过无线自组网传输至细纱机电锭总监控系统。然后,再通过GPRS技术传输至服务器端。最后,服务器端将监听到的电锭工作状态信息存入相应的数据库,供后续数据分析使用。本文完成的主要工作包括以下几个方面:(1)在分析了电锭运行状态监控系统工作性能需求的基础上,设计了基于物联网的系统总体网络结构。该网络结构分为三层:单锭工况检测(包括断头检测和人机交互等)和无线自组网模块作为感知层;GPRS模块和互联网作为网络层;服务器端作为应用层。网状结构覆盖细纱机的所有锭位,使每个锭位都连入网络,准确定位断头位置。(2)根据细纱机电锭的实际运行状况和用户需求,本文对其工况监测端采用了一主多从的硬件电路设计。单锭运行状态采集端作为从系统,主要负责采集单锭的断头、维修和更换等信息。该采集端通过采集分析电锭电机的相电流数据来判断断头,并根据用户需求,预留断头检测和振动测量传感器信号的接口。细纱机总监控系统作为主系统,通过无线自组网模块收集单锭的数据信息,然后将数据通过GPRS模块传输至服务器端,同时在TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display,薄膜晶体管液晶显示器)上显示系统的工作状态和锭位断头次数条形图。(3)设计了单电锭采集终端和总监控系统的软件。单电锭采集终端根据用户需求将采集的锭子数据信息传输至总监控系统。总监控系统任务功能较多,本文采用μC/OS-Ⅲ实时操作系统完成了总监控系统的软件设计。系统功能划分为主任务、TFT-LCD显示任务、按键和LED任务、独立看门狗任务以及起始任务共五大任务。根据任务需求,主任务实现数据的传输及电锭工作状态的更新,TFT-LCD显示任务显示系统工作状态及锭位断头条形图。(4)开发了服务器端的应用程序,主要实现服务器端与总监控系统的信息交互。应用程序将监听的电锭运行状态数据信息解析后存入相应数据库,实现了电锭数据的有效存储,便于后续电锭数据离线分析。同时,通过该应用程序的发送区发送命令实现对细纱机电锭终端的控制。最后,本文进行了系统性能的实验测试。主要测试了单锭数据采集端断头检测、TFT-LCD显示与无线传输模块数据传输以及GPRS与服务器端的数据传输存储。实验结果表明该系统满足电锭运行状态监控的需求,并为管理人员后续分析决策提供了数据支持。