Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gleichzeitigen Ueberwachung der Garn¬ qualität an einer Vielzahl gleichartiger Ueberwachungsstellen einer Textilma¬ schine, bei welchem für jede Ueberwachungsstelle ein Messorgan sowie den Mess¬ organen zugeordnete Prozessoren zur Verarbeitung der von den Messorganen ge¬ lieferten Signale verwendet werden, wobei die verschiedenen SignalVerarbeitungs¬ prozesse für die einzelnen Ueberwachungsstelleπ mit verschiedenen Wiederholungs¬ raten ablaufen.

Verfahren dieser Art werden unter anderem an Garnreinigungs- und Garnqualitäts¬ überwachungsanlagen für alternative Spinnverfahren wie Rotorspinnen und der¬ gleichen angewendet. Dabei können zusätzlich zu den bekannten Garnfehlern, wie kurze Dickstellen, Grobfäden und Dünnstellen, noch periodische und aperiodische Fehlerketten, Nummernabweichungen und Abweichungen der Garngleich ässigkeit auftreten. Da die Garngeschwindigkeit bei alternativen Spinnverfahren nur etwa 10% derjenigen beim Umspulen beträgt, sind die Fehlerhäufigkeiten pro Längen¬ einheit um etwa eine Grössenordπung kleiner und pro Zeiteinheit um etwa zwei Grössenordnungen seltener.

Bei Anwendung bekannter Methoden der digitalen Signalverarbeitung zur Analyse der Signale der Messorgane ist es beispielsweise zur Erkennung von kurzen Dick- steilen sowie von periodischen und aperiodischen Fehlerketten notwendig, dafür geeignete Algorithmen alle 5 mm pro Länge des durchgelaufenen Garns ablaufen zu lassen unter Verwendung von Messwerten, die zum durchschnittlichen Querschnitt bzw. Durchmesser von etwa 5 mm Garn proportional sind.

Für die Erkennung von Grobfäden oder langen Dünnstellen genügt es, geeignete Algorithmen nur alle 10 bis 20 cm anzusetzen unter Verwendung von Durchschnitts werten des Garnquerschnitts bzw. -durchmessers über die letzten 10 bis 20 cm, und die Erkennung von Nummernabweichungen ist sogar nur sinnvoll, wenn zur Analyse Durchschnittswerte über jeweils mehrere Meter verwendet werden. Die genannten Algorithmen oder SignalVerarbeitungsprozesse müssen also pro Ueber- wachungsstelle zeitkritisch nach einem festen Takt ablaufen, einzelne mit einer hohen, andere mit einer eine oder mehrere Grössenordnungen langsameren Wieder¬ holungsrate.

Bekannte bisherige Lösungsansätze basieren auf dem herkömmlichen strukturellen Aufbau von Garnreinigungsanlagen, wo pro Ueberwachungsstelle je ein Messkopf und je eine diesem zugeordnete Auswerteeinheit vorgesehen ist. Wenn mit diesem

»

Aufbau möglichst alle Fehlerarten erfasst werden sollen, dann wird die An¬ ordnung ausserordentlich teuer; sollen aber die Kosten der Anordnung in einem vertretbaren Rahmen bleiben, dann können unter Umständen nicht alle Fehler¬ arten erfasst werden.

Durch die Erfindung soll nun eine kostengünstige Ueberwachung aller Fehler¬ arten ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass man jeweils mehreren Messorganen einen gemeinsamen Prozessor zuordnet, und dass man Signalverarbei- tungsprozesse mit gleichen Wiederholungsraten zu Klassen zusammenfasst und dies Klassen in ihrem Ablauf so ineinander verschachtelt, dass sich, bezogen auf die einzelnen Ueberwachungsstellen, die entsprechenden Signalverarbeitungsprozesse zumindest angenähert periodisch wiederholen.

Es liegt auf der Hand, dass die Ersetzung der einen Auswerteeinheit pro Mess¬ organ durch einen mehreren Messorganen zugeordneten Prozessor eine kosten¬ günstige Lösung darstellt, die die Voraussetzungen für die Ueberwachung aller Fehlerarten schafft. Darüber hinaus ermöglicht die Zusammenfas¬ sung von Signalverarbeitungsprozessen mit gleicher Wiederholungsrate zu Klassen und deren angegebene Verschachtelung eine gleichmässige Ausnützung der Kapazitä des Prozessors, oder mit anderen Worten, man braucht diese Kapazität nicht auf die Belastungsspitzen auszurichten, sondern auf einen wesentlich unter diesen liegenden Wert.

Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsge ässen Verfahrens nimmt man die Verschachtelung der einzelnen Klassen von Sigπalverarbeitungsprozessen so vor, dass Prozesse mit der höchsten Wiederholungsrate zyklisch für alle und solche mit einer langsamenWiederholungsrate jeweils nur für höchstens wenige Ueberwachungsstellen ablaufen.

Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens, mit je einem Messorgan für die einzelnen Ueberwachungsstellen und mit Prozessoren zur Verarbeitung der von den Messorganen gelieferten Signale.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder Pro¬ zessor jeweils einer Mehrzahl von Messorganen und dass den Prozessoren ein gemeinsames Zentralgerät zugeordnet und mit diesen über einen Kommunikations- kanal verbunden ist, und dass jeder Prozessor einen von einem Zeitgeber ge¬ steuerten Multiplexer zur zyklischen Abtastung der Ausgangssignale der diesem Prozessor zugeordneten Messorgane aufweist.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und der

Figuren näher erläutert; es zeigen:

Fig.la,lb,lc einen schematischen Ausschnitt aus einem zeitlichen Ablauf der wichtigsten SignalVerarbeitungsprozesse, und Fig.2 das Blockschema einer möglichen Ausführungsform einer erfindungs- gemässen Vorrichtung.

Das zeitliche Ablaufdiagramm der Fig.la bis 1c, welche an ihren Schmalseiten aneinandergereiht zu denken sind, zeigt die wichtigsten in einem Prozessor ab¬ laufenden SignalVerarbeitungsprozesse. Dabei ist angenommen, dass dieser Pro¬ zessor einer Gruppe von 24 Ueberwachungsstellen und damit Messköpfen zuge¬ ordnet ist.

In der oberen Zone 100 des Ablaufdiagramms sind diejenigen Prozesse dargestellt die zur Analyse der von den Messköpfen hergeleiteten Signale dienen, welche den auf der Ordinate eingetragenen Ueberwachungsstellen 1 bis 24 zugeordnet sind. Im unteren Teil ist in einer ersten Zeile 101 die zeitliche Anordnung von Pro- zessen ^' für Hilfs- und Zusatzfunktionen 102 bis 111, in einer zweiten Zeile 201 die zeitliche Anordnung von Prozessen 202 bis 204 zur Vorbereitung und Verar¬ beitung von Meldungen im Zusammenhang mit dem gegenseitigen Austausch der Er¬ gebnisse zwischen verschiedenen Prozessen, in einer dritten Zeile 301 die zeit¬ liche Anordnung von Wartezeit! ^* ntervallen 302 bis 311 auf Synchronisationszeiche und in den Zeilen 401, 501 und 601 die zeitliche Anordnung dieser Synchroni¬ sationszeichen 402, 502, 502 dargestellt.

Die in der Zone 100 dargestellten Prozesse sind gemäss der Legende 30 in Fig.la

OMPI

in drei durch unterschiedliche Schraffüren gekennzeichnete Klassen eingeteilt: In Prozesse 31 der Klasse I, in Prozesse 32 der Klasse II und in Prozesse 33 der Klasse III. Das Synchronisationszeichen 402 stösst jeweils die zeitkriti¬ schen Prozesse 31 (Klasse I) an, das Synchronisationszeichen 502 die zeitkri¬ tischen Prozesse 32 (Klasse II) und das Synchronisationszeichen 602 die zeit¬ kritischen Prozesse 33 (Klasse III). Diese Synchronisationszeichen 402, 502 und 602 fallen periodisch an, und zwar mit einer Periodizität T entsprechend einer Garnlänge von 5 mm.

Die Prozesse 31 der Klasse I betreffen unter anderem die Analyse kurzer Garn¬ fehler, die eine Abtastrate von beispielsweise 5 mm Garnlauf benötigen, also kurze Dickstellen sowie periodische und aperiodische Fehlerketten.

>

Die Prozesse 32 der Klasse II, die mit 701, 702 und 703 bezeichnet sind, laufen bezogen auf die einzelnen Ueberwachungsstellen mit einer Wiederholungs¬ rate, die nur -- derjenigen der Prozesse 31 beträgt. Zu diesen Prozessen ge¬ hören Analysen auf Grobfäden und lange Dünnstellen. Bezogen auf den Garnlauf laufen sie somit mit einer Wiederholungsrate von 4 cm. Diese reduzierte Wieder¬ holungsrate wird erreicht (unter Wahrung der Periodizität pro Ueberwachungs- stelle), indem abwechselnd die Ueberwachungsstellen 1 bis 3, 4 bis 6, 7 bis 9, , 22 bis 24 an die Reihe kommen.

Schliesslich laufen die Prozesse 33 der Klasse III, von denen der Prozess 801 eingezeichnet ist, mit einer nochmals auf -r reduzierten Wiederholungsrate ab, bezogen auf den Garnlauf also alle 32 cm. Hier kommen in Frage: Analysen auf Nummernabweichungen sowie das Senden und Empfangen von Datenpaketen im Verkehr mit der zentralen Steuereinheit und gegebenenfalls anderen Gruppen.

Das Senden und Empfangen von Datenpaketen mit Prozessen 33 der Klasse III ist so zu verstehen, dass im Rhythmus der Wiederholungsrate der Klasse I jedesmal ein Paket ausgetauscht (gesendet oder empfangen) wird. Gemäss dem dargestell¬ ten Beispiel kann es sich um je ein fest formatiertes Paket aus einem struk¬ turierten Vorrat von 64 solcher Pakete handeln, die zyklisch nacheinander ausgetauscht werden. Ein Paket also, das einegleichartige Information (Einstell¬ parameter oder Abstellbefehle für gewisse Ueberwachungsstellen) enthält, kommt demgemäss nur alle 64mal, d.h. alle 32 cm Garπlauf zur Uebertragung. Dieses Prinzip lässt sich ohne Abweichung vom erfinder schen Gedanken in weiten Grenzen variierenund aktuellen Bedürfnissen anpassen.

Zur Durchführung des umfangreichen Multiplexverfahrens sind die verschiedenen in Zeile 101 dargestellten Hilfsfuπktioneπ 102 bis 111 nötig: Zum Umschalten auf die einzelnen Ueberwachungsstellen, zur Datenreduktion (Durchschm ^' ttsbil- dung, verallgemeinert: Dezimation), zum Initialisieren und zum Durchführen und Analysieren des Datenverkehrs, usw. Unter der Annahme, dass diese Zusatz- fuπktionen vom genannten Prozessor durchgeführt werden, müssen sie zweckmäs- sigerweise ebenfalls einer der drei Klassen zugeordnet sein.

Beispielsweise ist die Reduktion der Datenrate auf - _$ und die zugehörige Dezimation eine Hilfsfunktion, die für das Garnsignal jeder Ueberwachungs- stelle getrennt durchgeführt werden muss. Ein entsprechender Dezimationsalgo- rithmus ist somit vor oder nach dem jeweiligen Algorithmus zur Signalanalyse der Klasse I als Vorbereitung für die Signalanalysen der Klasse II ablaufen zu lassen. Sinngemäss ist für die Datenreduktion und Vorbereitung der Signal- aπalyse der Klasse III vorzugehen.

Als Hilfs- und Zusatzfunktionen, die nicht den einzelnen Ueberwachungsstellen zuzuordnen sind, sei die Verwaltung von Adresszeigern, von Speicherplätzen zur Zwischenspeicherung von Zwischenresultaten sowie das Warten auf Synchroni¬ sationssignale und deren Entgegennahme erwähnt.

Beispielsweise bereitet die Hilfsfunktion 102 das Wartezeichenintervall 302 für das Synchronisationszeichen 402 vor, welches dann die Prozesse 31 der Klasse I für die 24 Ueberwachungsstellen auslöst. Das nächstfolgende Synchro¬ nisationszeichen 402 für die Prozesse 31 wird dann nach der einer Garnlänge von 5 mm entsprechenden Periode T empfangen, worauf wiederum die Prozesse 31 für alle 24 Ueberwachungsstellen ausgelöst werden.

Die Hilfsfunktion 103 bereitet das Wartezeichenintervall 303 für das Synchro¬ nisationszeichen 502 vor, welches die mit 701 bezeichneten Prozesse 32 der Klasse II für die Ueberwachungsstellen 1 bis 3 auslöst. Das nach der Periode T nächstfolgende Synchronisationszeichen 502 löst dann die mit 702 bezeich¬ neten Prozesse 32 für die Ueberwachungsstellen 4 bis 6 aus, und so weiter.

Das Blockschema von Fig. 2 zeigt eine Zentraleinheit 51 und einen mit dieser über einen Kommunikationskanal 80 verbundenen Prozessor 53, wobei im allgemei¬ nen mehrere Prozessoren 53 an den Kommunikationskanal 80 angeschlossen sind und jeder dieser Prozessoren 53 eine Anzahl gleichartiger Ueberwachungsstellen bedient.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Prozessor 53 von 24 (analogen) Garnsignalen 55 gespeist, die von auf der Textilmaschine angebrachten Sensoren

(Messköpfen) bekannter Technik abgegeben werden. Der Prozessor 53 hat maschi- πenseitig 24 Ausgänge 56 für Abstellungen und π mal 24 Ausgänge 57 für Alarm¬ signale. Es sind also pro Ueberwachungsstelle ein Ausgang 56 für Abstellung und n Ausgänge 57 für Alarmsignale vorgesehen. Die Ausgänge 56 dienen zur Unterbrechung der Faserzufuhr oder zum Auslösen eines Reinigerschnittes, die Ausgänge 57 dienen zur Anzeige der Art der an der entsprechenden Ueberwachungs¬ stelle entdeckten Garnfehler, des Zustands der Ueberwachungsstelle-und ähnliche Parameter und Angaben.

Der Prozessor 53 ist in Mikroprozessortechnik bekannter Art aufgebaut und ent¬ hält als Herzstück einen Mikroprozessor 58, der mit je einem Adress-, Daten- und Steuerleitungsbus (A,D,S) verbunden ist und seinen Takt von einem externen Zeitgeber 59 erhält. Ein Decoder 60 dient zur Decodierung von Adressen einzelne Module. Die Garnsignale werden über einen vom Zeitgeber 59 gesteuerten Analog- multiplexer 61 auf einen A/D-Wandler 62 geleitet, von wo sie vom Mikroprozessor 58 abgerufen werden. Die Abstell- und Alarmsignale 56, 57 werden über einen Treiber 63 an die Aussenwelt abgegeben.

Ein spezieller Kommunikationsprozessor 64 bewerkstelligt den paketweiseπ Datenverkehr zwischen Kommuni ationskanal 80 und Mikroprozessor 58. Die Kom¬ munikation mit der Zentraleinheit 51 erfolgt seriell auf je einer getrennten Leitung für Senden und Empfangen, die Kommunikation mit dem Mikroprozessor 58 erfolgt parallel über Sende- und Empfangsregister, die vom Mikroprozessor 58 geladen beziehungsweise gelesen werden. Senden und Empfangen werden vom Zeitgeber 59 gesteuert.

Die vom Prozessor 53 erledigten Funktionen sind solche, die im stationären Laufbetrieb der Textilmaschine anfallen. Wenn diese Textilmaschine beispiels¬ weise eine Rotorspinnmaschine mit typisch 200 und mehr Spinnstellen ist, dann verarbeitet sie auf allen Spinnstellen dieselbe Garnqualität, d.h. die Werte der Einstellparameter für alle Spinnstellen sind jeweils gleich. Die Rotor¬ spinnmaschine wird von einer einzigen wandernden Anspinn aschine bedient, sodass das Anspinnen oder Spleissen, also eine Funktion im Anlauf oder im beginnenden stationären Laufbetrieb der Spinnmaschine, jeweils nur an einer einzigen Spinnstelle stattfindet. Deswegen wird im Anlaufzustand der Messkopf der jeweiligen Spinnstelle an die Zentraleinheit 51 aufgeschaltet und nach Erreichen des stationären Laufbetriebs von dieser wieder ab- und auf den ent¬ sprechenden Prozessor 53 umgeschaltet. Das Aufschalten der Ueberwachungsstelle einer sich im Anlaufzustand befindlichen Maschinenposition auf die Zentral¬ einheit 51 erfolgt über ei ^' ne vom Mikroprozessor 58 gesteuerte Relais-Bank 65; das Garnsignal 66 wird als Analogsignal an die Zentraleinheit 51 geleitet.

Die ^{• •} Funktionen der Fehleranalyse und Fehlerbehand¬ lung im stationären Laufbetrieb können in zwei Kategorien eingeteilt werden: In Prozesse einer ersten Kategorie, die synchron mit dem Garnlauf ablaufen, das ist die Analyse auf Fehlerverdacht (Prozesse der drei Klassen in der Zone 100 von Fig.l), und in Prozesse einer zweiten Kategorie, die nicht zwingend synchron mit dem Garnlauf ablaufen, das sind die Entscheidungen über einzu¬ leitende -Eingriffe und auszulösende Alarme. Die Prozesse der ersten Kategorie werden vom Prozessor 53 erledigt, diejenigen der zweiten Kategorie von der Zentraleinheit 51, welche entsprechende Signale für einen Alarm 67 und Befehle für Interventionen 68 an die zentrale Steuerung der Textilmaschine abgibt.

- 10 -

Die Zentraleinheit 51 ist in bekannter Mikroprozessortechnik aufgebaut, so- dass sich hier eine spezielle Erläuterung erübrigt. Verbindungen zu Eingabe¬ stationen, Datensystemen, usw., die aus dem Stand der Technik bekannt und ohne weiteres möglich sind, sind nicht eingezeichnet, da sie nicht Gegenstand der Erfindung bilden.

Der Kommuπikationskanal 80 ist gemäss Fig. als Bussystem konzipiert. Die Uebermittlung der zwischen Prozessor 53 und Zentraleinheit 51 auszutauschenden Meldungen (Fig.l, Zeile 201) erfolgt digital seriell auf zwei richtuπgsgetreππ- ten Leitungen 82,83. Eine spezielle Taktleitung 81 dient zur Synchronisation. Die Uebertragung des analogen Garnsignals 66 einer sich im AnlaufStadium be¬ findlichen Maschinenposition an die Zentraleinheit 51 erfolgt als Analog¬ spannung über eine gemeinsame Leitung 84.

Die physische Trennung der Funktionen "Fehleranalyse und Fehlerbehandlung im stationären Laufbetrieb" und "Fehleranalyse und Fehlerbehandlung im Anlauf¬ betrieb-" bringt gegenüber herkömmlichen Verfahren eine beträchtliche Vermin¬ derung des Aufwands bei der schaltungstechnischen Realisierung: Die Abtastung der Garnsignale muss in einem starren Takt (alle 5 bis 10 mm Garnlauf) vor sich gehen, wobei die Fehleranalyse im Laufbetrieb nach relativ einfachen Kri¬ terien erfolgt und die Fehleranalyse im An!aufzustand (Untersuchung auf an¬ geschnittene Doppelfaden, Grobfäden und Dünnstellen) dagegen komplizierter und aufwendiger ist. Die Verminderung des Aufwands ergibt sich bei der genannte Trennung der beiden Funktionen dadurch, dass für die aufwendigere Funktion nur eine Vorrichtung erforderlich ist.

Eine weitere Verminderung des Aufwands ergibt sich durch die Aufteilung der Funktion "Fehleranalyse und Fehlerbehandlung im stationären Laufbetrieb" in synchron mit dem Garnlauf ablaufende Prozesse der ersten Kategorie (Analyse auf Fehlerverdacht) und in nicht zwingend synchron ablaufende Prozesse der zweiten Kategorie (Entscheidung über einzuleitende Eingriffe und auszulösende Alarme). Denn die Analyse auf Fehlerverdacht erfolgt nach sehr einfachen Kriterien und endet meist negativ. Dagegen benötigen die Kriterien zur Aus¬ lösung eines Alarms und/oder zur Abstellung einer Maschinenposition zusätz¬ liche Merkmale, die nur bei positivem Fehlerverdacht zu berücksichtigen sind. Zwar ist die Auslösung von Abstellungen und Alarmen so. wie die Abtastung der Garnsignale ebenfalls zeitkritisch, es sind aber Verzögerungen von 10 bis 20 cm und mehr (bezogen auf den Garnablauf) durchaus zulässig, da bei Abstel¬ lung und nachfolgendem Wiederanlauf ohnehin mindestens 1 m Garn entfernt wird. Da ausserdem bei den in Frage kommenden Textilmaschinen Garnfehler sehr sel¬ tene Ereignisse sind, ist eine gemeinsame Behandlung der "Fehlerverdachte" in der für mehrere Prozessoren 53 und viele Ueberwachungsstellen zuständigen gemeinsamen Zentraleinheit 51 sinnvoll.

Es sind heute billige Ein-Chip-Mikroprozessoren auf dem Markt erhältlich, die sich hervorragend für die Realisierung eignen. Bei den betrachteten Textil¬ maschinen liegen die Garnabiaufgeschwindigkeiten heute bei maximal etwa 150 m/min. Das erlaubt die Bedienung von 12 bis 24 Ueberwachungsstellen mit einem einzigen Prozessor, wenn man diesen nur für die Analyse der am meisten zeitkritischen Kriterien (Fehlerverdacht) einsetzt. Eine derartige Anzahl von Ueberwachungsstellen (Maschinenpositionen) ist auch textiltechnisch sinnvoll und entspricht einer üblichen "Sektion".

Der zusätzliche Aufwand für den Austausch der Datenpakete zwischen den beiden Kategorien von Prozessen ist minim, da es heute billige Ein-Chip-Mikroprozes¬ soren auf dem Markt gibt, wo die benötigten Kommuπikationsprozessoren für bit¬ serielle Uebertragung hardware-mässig auf dem selben Chip integriert sind. Die spezifizierten Datenraten sind so hoch, dass ein Bus-Verfahren problemlos möglich ist.

Die Verschachtelung der Fehlerverdachtsanalyse auf lange Grobfäden und Dünn¬ stellen ermöglicht eine effiziente Behandlung dieser Fehlerarten. Aufgrund des Abtasttheorems (Nyquist) ist bei digitaler SignalVerarbeitung eine Ab¬ tast- und Verarbeitungsrate in der Grössenordnuπg von lediglich 5 bis 10 cm Garnlauf notwendig. Dadurch, dass abwechselnd nur ein Teil aller Ueberwachungs¬ stellen "zwischendurch" bearbeitet wird, lässt sich die Auslastung des ver¬ wendeten Prozessors 53 zeitlich ausgleichen,-ohne dass man auf die Periodizi¬ tät der Verarbeitung verzichtet. Daraus ergibt sich als praktische Konsequenz, dass man mit einem gegebenen Prozessor bei vorgegebener Garnlaufgeschwindig- keit mehr Ueberwachungsstellen gleichzeitig bearbeiten kann als ohne diese Verschachtelung.