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详解RFID 技术在粗细联系统上的应用
时间:2016-05-30 10:24:35    来源:《中国纺织》  作者:赛特环球机械青岛有限公司

 

  经过近几年的高速发展,中国已经成为名副其实的世界纺织大国;粗纱机也由过去的以普通铁炮变速为主,转变成为以电脑型粗纱机占主导地位的局面。电脑粗纱机的发展,企业用工慌、用工成本居高不下,促使近几年粗细联的发展日新月异,为纺织厂自动化、连续化生产提供了设备保证。但纺纱厂粗纱和细纱之间具有多机台、多机型、适纺性差异和产品多样性的特点,不仅给生产管理带来很大困难,同时制约了生产效率的提高,尤其是在多种、小批量和短周期的市场压力下,如何保证粗细联系统适应多品种、小批量的要求,使所纺品种不产生混淆,能够具有可追溯性,增加纺纱厂的智能管理和优化生产,结合粗细联设备的特点,使用RFID 
        射频识别技术对运输过程实现品种识别、品种跟踪和远程监控,自动优化各机台的需求分配,自动记录并及时反馈监控信息,实现了纺纱厂粗纱机和细纱机之间的物流和信息流的传输和控制。不仅节省了人工,提高了效率,还为管理人员及时调整生产布置和实现灵活的生产调度提供了有力的支持。
  RFID 射频识别技术
  射频识别即RFID(Radio Frequency IDentification)技术,又称电子标签、无线射频识别,是一种通信技术,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。常用的有低频(125k~134.2K)、高频(13.56Mhz)、超高频,无源等技术。
  RFID 是一种简单的无线系统,只有两个基本器件,该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器(或阅读器)和很多应答器(或标签)组成。

  其基本组成如下 :
  标签(Tag):由耦合元件及芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象。
  阅读器(Reader):读取(有时还可以写入)标签信息的设备,可设计为手持式RFID 
读写器(如:C5000W)或固定式读写器。
  天线(Antenna):在标签和读取器间传递射频信号。
  RFID 具有以下优点:
  快速扫描。对于条形码而言一次只能扫描一个条形码; 而RFID 
采用的是非接触方式,无方向性要求,标签一进入磁场,解读器就可以即时读取其中的信息,通常在几毫秒就完成一次读写,采用防冲撞机制,使之可同时处理多个标签,实现批量识别,最多同时识别可达50个/s,并能在运动中进行识别。
  体积小型化、形状多样化。

        RFID 在读取上并不受尺寸大小与形状限制,不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。此外,RFID标签更可往小型化与多样形态发展,以应用于不同产品。
  抗污染能力和耐久性。传统条形码的载体是纸张,因此容易受到污染,但RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。此外,由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上,所以特别容易受到折损;RFID卷标是将数据存在芯片中,因此可以免受污损。
  可重复使用。现今的条形码印刷上去之后就无法更改,RFID标签则可以重复地新增、修改、删除RFID卷标内储存的数据,方便信息的更新。
  穿透性和无屏障阅读。在被覆盖的情况下,RFID能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质,并能够进行穿透性通信。而条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡的情况下,才可以辨读条形码。
  安全性好,不易被复制。
  基于RFID技术的粗细联控制系统解决方案
  粗细联输送系统是粗纱机和细纱机之间进行物流和信息流交换的一个过程,在这个过程中不光是单纯的满纱和空管的运输过程,还要求按粗纱存放时间,粗纱的品种,细纱机的实时需求合理的运送调度和品种调度,传统的粗细联产品只是解决了物流的运输过程,但品种识别和生产的合理安排需要人工进行参与,不能实现对生产制造过程的实时跟踪、精准管理、智能控制。针对纺织厂的生产实际需求,粗细联控制系统采用了RFID先进技术,结合计算机通信技术和现场总线控制技术,以RFID、传感器网为核心,实现了对输送过程中的每一个部分的实时跟踪和远程监控,自动优化粗纱的需求;实现了纱库中满纱先进先出、粗纱在纱库的存放时间最短;实现了纱线品种自动识别、自动确认;满足了纺纱厂小批量、多品种的需求,能够确保纱线品种的正确性。
     整个控制系统是有CC-LINK现场总线网络、RFID射频识别网络和主控中心组成。CC-LINK现场总线主要完成整个粗细联系统的动作流程;RFID射频识别主要完成粗纱和空管的信息识别,并将识别信息发给主控中心进行处理;主控中心作为整个控制系统的核心,负责对信息的搜集、分析、处理,发出控制指令,通过CC-LINK总线完成整个粗细联控制系统的有序、可靠、高效率的运转。
  因为粗细联系统每个厂家的粗纱机和细纱机数量不相同,设备安装位置不相同,所以将控制系统分为模块化控制,共分为粗纱机控制模块、智能纱库控制模块、公共输送控制模块和细纱机控制模块。每一个部分作为一个控制模块,对应着一个控制程序,所有程序的调度都要用过过主控中心统一调配。粗纱的输送和空管输送都是通过输送链来实现的,所以在实施方案中每一根输送链都安装了电子标签,电子标签赋予了不同的ID,作为每一根输送链的唯一标识,在粗纱机的换纱机械手、智能纱库的入出出口、每台细纱机的入出口处都安装了读卡器,对整个粗细联系统的满纱和空管进行识别和信息搜集。
  下面以一个粗细联控制实例对RFID在粗细联上的功能进行详细的介绍。

  该流程示意图由2 台粗纱机、一个公共智能纱库、公共输送轨道、1 台立式尾纱清除机、6 台1440 锭细纱机长车组成。智能纱库共有8 条轨道,细纱机有12 条细纱机轨道。
  该流程的工作过程是自动落纱粗纱机在纺制粗纱机时,空满管交换需要的空管从智能纱库输送出纱库至换纱机械手处等待,粗纱机满纱进行自动落纱、机械手交换空满管,满纱输送至智能纱库存放,当细纱机需要满纱时,发出需求信号,主控系统根据粗纱品种、粗纱存放时间对纱库粗纱进行调度,满足细纱需求的粗纱将通过正转方向送出至细纱,同时细纱带有残纱的纱管通过反转运送至尾纱清除机进行残纱的清除,清除干净的空管通过反转送入智能纱库存放备用。下面分别详细介绍RFID 
在各部分的作用。
  粗纱机侧RDID 
使用说明:假设其中一台粗纱机已经完成自动落纱和机械手空满管交换过程,带有电子标签的输送链按正转方向进行粗纱的输送,在送出粗纱机侧时读卡器读取该台粗纱机纺制粗纱的品种、满纱时间、粗纱机机台号、产量信息等,并将所有信息上传至主控中心,主控中心将上传信息进行分析、处理,为将要发出的指令提供依据。在输送链正转脱离粗纱机进入智能纱库时,智能纱库入口处的读卡器重新读取该输送链的信息并上传,再次确认各种信息是否和前面信息相符,粗纱进入智能纱库等待细纱机需求信号。
  智能纱库RFID 
        
控制流程说明:在智能纱库中,示意图中标注的正转为满纱运行方向,反转为空管运行方向,并且智能纱库的8 条轨道可以任意存放空管和满纱。控制中心将正转方向进来的满纱和反转方向进来的的空管按照先进先出的原则进行存放,在每个正转和反转入口都装有一个读卡器,当满纱或空管到达读卡器时,读卡器自动读取电子标签ID、满纱或空管的信息并上传,在主控中心记忆每个纱库轨道的存储状态,包括轨道占用、轨道存放是粗纱还是空管、粗纱或空管存放时间、粗纱品种等,当细纱机发出需求信号时,主控中心根据存储的信息按存放品种、存放时间进行判断,并通过CC-LINK 
网络发出命令,驱动输送链送出纱库,在满纱出库时RFID 读卡器将再次读取该输送链信息并上传,确认送出品种为细纱机需求品种,并且主控中心更新纱库的状态,将状态设置为未被占用,同时记录空轨道的空闲时间。
  细纱机RFID 
控制流程说明:假设现在有一台细纱机需要粗纱,主控中心在收到需求时,会根据细纱所需品种判断纱库粗纱品种是否满足要求,判断存放时间最长的满足要求的粗纱,细纱机先送出已使用的粗纱空管,粗纱空管经过细纱机侧读卡器时,读卡器自动读取标签的ID 地址并上传,空管信息上传至主控中心,主控中心根据信息进行合理的空管存放;同时,满纱经过运输轨道输送至细纱机,在经过细纱机读卡器时,读卡器自动读取该输送链信息并上传,控制中心根据存储信息、细纱机需求信息再次确认粗纱品种是否是细纱机需要品种,是的话放行,不是则报警处理,做到了对粗纱品种的多次识别和确认,满足了纺织厂的小批量、多品种的实际需求。
  RFID 射频识别技术对纺织厂生产管理的提高
  粗细联使用RFID 
技术,将控制器、传感器、网络等技术,以织造智能化,推进产品、织造过程与物联网的集成融合,建立了粗细联系统的物联网,实现了对织造过程的实时跟踪、精准管理,提高了生产效率,人工成本大大降低,并且简化了生产流程,将以前需要人工调度变为自动化
  调度过程,实现了以下功能:
  ● 粗纱机和细纱机之间的物流和信息流的传输。
  ● 生产过程中品种和粗纱配置的合理调配。
  ● 生产报表的显示、打印和统计。
  ● 数据分析:显示一些反映生产的综合指标的分析结果(运转效率、班产量比较、停车率和原因等分析)。
  ● 工艺配方:可执行工艺参数和工艺配方的上载和下载,可进行工艺的批量变更。
  ● 用户查询:实现对生产状况的动态查询。
  ● 系统报警:根据设备状态发出警报和报警。结束语:RFID在粗细联上的使用解决了传统粗细联设备粗纱品种识别的难题,满足了纺纱厂小批量、多品种的实际需求,实现了纺纱厂粗纱和细纱工序的数字化、智能化管理,取得了很好的效果。

 

 

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