劍桿織機經過近５０年的發展，目前其最高車速可達７００ｒ／ｍｉｎ，引緯率可達１６１２ｍ／ｍｉｎ，最大織造幅寬為４６００ｍｍ，最多可織１６色緯紗［１］。但是目前使用的有線監控系統由于存在監控點位置死板和線路布局復雜等諸多不利因素，影響了劍桿織機的實際生產過程，不利于發揮劍桿織機高速、智能、高質量和高效率的優良性能。與有線監控系統相比，無線通訊技術在劍桿織機監控系統的應用，使得劍桿織機的主監控器與各控制單元分離，這樣可以優化劍桿織機內部線路布局，減少了復雜的現場總線數量和故障發生機率，也提高了劍桿織機的生產效率。一旦劍桿織機無線監控系統得到實際應用，會使得劍桿織機的主監控器不受空間位置的限制，監控點移動靈活，并且無線監控系統安裝簡單方便。這樣不僅有利于優化織機的整體外部結構設計和便于主監控器的集中監控，而且不需要費用高、耗時長的布線施工并解決了有線監控調試困難的問題。對于利用劍桿織機從事紡織品生產的企業來說，無線監控系統的應用能夠節省大量的費用，降低企業的生產、管理和維修成本，可從總體上提高企業的利潤空間和市場競爭力。

１無線監控系統方案

１．１劍桿織機無線監控原理

ＧＰＲＳＤＴＵ是能實現串口數據與ＩＰ數據相互轉換并通過ＧＰＲＳ進行實時數據雙向傳輸的無線終端設備，其ＤＴＵ硬件主要由中央處理器、無線通訊模塊和電源模塊三部分組成。ＧＰＲＳＤＴＵ系統包含ＴＣＰ／ＩＰ協議棧及ＴＣＰ／ＩＰ數據通信的功能。將ＯＰＣ技術引入到ＧＰＲＳＤＴＵ系統中，ＯＰＣ服務器與無線監控終端采用ＴＣＰ／ＩＰ協議進行實時雙向通訊，無線ＯＰＣ服務器具備固定的公網ＩＰ地址或固定的域名，ＯＰＣ客戶端和無線ＯＰＣ服務器之間采用ＣＯＭ／ＤＣＯＭ進行通信［２］。劍桿織機無線監控的過程實質上是ＧＰＲＳＤＴＵ與無線ＯＰＣ服務器的通訊連接過程。將一張開通ＧＰＲＳ功能的ＳＩＭ卡插入到ＤＴＵ中，ＤＴＵ上電后會注冊到ＧＰＲＳ網絡上，由于無線ＯＰＣ服務器的公共ＩＰ地址或固定的域名作為參數存儲在ＧＰＲＳＤＴＵ內，ＤＴＵ可以通過ＧＰＲＳ網絡主動發起與無線ＯＰＣ服務器的通訊連接，并保持通訊連接一直存在；如果出現通信連接中斷，ＧＰＲＳＤＴＵ將立即重新與無線ＯＰＣ服務器握手［３］。一旦雙向通訊連接成功，ＧＰＲＳＤＴＵ將接收到的劍桿織機各控制信號的串口數據立即封裝在一個ＴＣＰ包里，發送給無線ＯＰＣ服務器；反之，當ＧＰＲＳＤＴＵ收到來自無線ＯＰＣ服務器發來的ＴＣＰ包時，會從中取出數據內容，立即通過串口發送給劍桿織機各執行機構。劍桿織機無線監控的工作原理如圖１所示。

１．２無線監控系統設計

１．２．１無線監控終端設計

設計一套劍桿織機的無線監控終端應滿足兩方面要求。一方面無線監控終端要能夠準確實時地監測到劍桿織機的織機編號和動態數據，再通過無線通訊模塊連接到無線監控網絡，傳輸到主監控器上；另一方面在調看各織機的動態參數后，對各臺織機下達的控制指令傳輸到無線監控終端后，無線監控終端能準確地傳輸給各控制單元，及時驅動劍桿織機各執行機構的運動。如此反復就可通過無線監控系統來完成劍桿織機的整個生產過程。

１．２．２無線監控系統結構圖設計

劍桿織機無線監控終端采用模塊化設計方式，可分為ＣＰＵ、實時時鐘模塊、數據存儲模塊、ＡＩ數據采集通道、無線通訊模塊和電源模塊。ＣＰＵ以Ａｔｍｅｇａ１２８處理器為核心，負責整個無線監控系統的管理和調度工作［３］。移動通訊ＧＰＲＳ是通用分組無線業務的英文簡稱，是在現有的ＧＳＭ網絡基礎上通過增加ＧＰＲＳ網關支持節點ＧＧＳＮ和ＧＰＲＳ服務支持節點ＳＧＳＮ發展出來的一種新的數據傳輸技術，為現有數據傳輸系統提供一種便捷的無線傳輸方式。ＤＴＵ是指數據終端設備，能夠為通信數據提供透明無線傳輸通道。基于ＧＰＲＳ的無線通訊模塊采用ＤＴＵ作為通信平臺承載著無線監控終端與ＯＰＣ服務器通訊的主要任務［４］。在劍桿織機的實際工作過程中，其主要模擬信號有光電編碼位置信號、經紗張力信號、緯紗張力信號、卷徑檢測信號、主軸轉速檢測信號、經紗線速度檢測信號和斷經、斷緯停車檢測信號，這些信號經過Ａ／Ｄ轉換器和ＣＰＵ通過ＲＳ－４８５傳送到無線監控終端；無線監控終端檢測到這些信號后再通過無線通訊技術傳輸到主監控器。在主監控器上下達控制指令后，指令經無線監控終端和ＲＳ－４８５后傳輸到ＣＰＵ上，再經Ｄ／Ａ轉換器后分別控制劍桿織機的控鈕控制信號、織機主軸、織軸、電子多臂、卷布輥、引劍劍輪、信號中斷停車和產量、引緯率等參數顯示［５］。主監控器對劍桿織機的實時工作參數可以通過Ｆｌａｓｈ數據存儲器和同步動態隨機存儲器進行動態儲存，以豐富數據庫信息和方便調閱數據。劍桿織機無線監控系統結構圖如圖２所示。

２劍桿織機無線監控程序設計

劍桿織機無線監控程序設計如圖３所示。劍桿織機主監控器是ＯＰＣ服務器的客戶應用，可以利用Ｖｉｓ－ｕａｌＢａｓｉｃ語言來編寫一套適合劍桿織機信號無線監控的人機交互界面；界面實行友好設計，有足夠的儲存空間，能夠滿足劍桿織機實時數據的雙向監控和歷史數據的調閱。在實際劍桿織機的監控工作中，操作人員首先開啟主監控器，應用程序進入初始化狀態，人機交互界面打開，此時會出現圖標顯示ＧＰＲＳＤＴＵ是否與無線ＯＰＣ服務器握手成功；待網絡連接暢通之后界面進入待機狀態，這時操作人員不僅可以調出織機運行的歷史數據，也可以選定需要即將工作的織機并根據工作狀況設置參數［６］。當所選織機不能正常工作時，操作人員可以下達指令檢測織機故障原因；當所選織機工作正常時，操作人員會下達控制指令來檢測選定織機的實時工作參數。對于在正常工作過程中織機出現斷經和斷緯現象時，織機會立即自動停車以防出現疵點。織機結束工作時，數據會自動保存到數據庫系統中方便下次調閱。