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六公司新聞
分類尼龍66差異化工業絲自動落筒系統2 .
系統關鍵性數據與報表
落筒數據記錄：
系統自動記錄落筒過程中數據，包括時間、日期、機臺編號、絲餅重量（系統預留的數據接口）、操作員編號、絲餅等級、自動生成的條形碼。這些數據都被系統自動儲存在SQL Server數據庫中。
落筒數據記錄
落筒數據統計：
在工控機系統軟件中，可以根據條件統計所需報表。例如，可選擇起始日期時間和截止日期時間，系統會自動根據操作員分組，統計出這個時間段每個操作員的產量數據：總的絲餅數，總的絲餅重量，給統計工作帶來便利。同樣的，還可以根據起始日期時間和截止日期時間，系統自動統計出產能數據。還包括日報表、月報表、班次報表等相關報表。
1按日期統計操作員工作量
可根據起始日期時間和結束日期時間，統計每個操作員的工作量情況，這些數據可以作為績效考核依據。
根據操作員與日期統計報表
2按時間日期統計
系統可根據時間日期統計絲餅的總數量與總重量，對于一定時間內的產能統計提供第一手資料。
根據日期統計產能報表
3日報表
為了更好的管理生產，需要對生產數據進行生產管理分析，便于數值指標管控，能夠及時發現異常與不足，以便及時改進，總結車間管理經驗。日報表的作用不言而喻。
日報表
月報表
月報表的作用：統計出每個機臺的絲餅總數量與總重量。
月報表
還有其它一些相關的報表，可根據客戶的要求進行開發。
質量追溯查詢功能：
系統還具備輸入條形碼，查詢相關信息功能。
系統預留有接入條碼槍直接掃描條碼查詢功能。
系統設計思路
通過以上設備及其系統的一些基本介紹，接下來介紹下整個系統的設計思路：
讓設備安全
機器設計的重點在于不僅要提高生產效率，同時還能提供最高質量和安全性。設備安全是重中之重。故障安全是工業生產無論從設備還是系統都必須考慮的重要因素。因為任何工業過程都或多或少地同風險聯系在一起，從而會：
● 造成人員傷亡;
● 破壞自然環境;
● 對設備和生產過程造成危險從而有損投資。
不僅如此，大部分的應用和工業過程都伴隨著更高的風險。比如壓力機械、印刷機械、紡織機械、灌裝機械、機床、機器人、傳送與包裝系統、高速旋轉系統，游藝設施，高壓工藝過程、海上石油平臺技術、火災與煙氣報警器、燃燒器、索道傳輸系統，等等。這些應用需要更為安全的自動化預防和安全控制技術。雖然標準自動化的故障率或事故率對于一般的應用場合是可以接受的，但它對于上述有很大風險的應用，則是不夠的。有很多例子，如鐵嶺的鋼包墜落，切爾諾貝利核電站的核泄漏事故等，都是因為系統沒有正確的執行安全功能所致。安全保護可以跟郵政系統類似，一般信件要求的可靠性是可以接受的(普通系統)，重要的郵件則應使用特別的保護技術，比如“掛號信”(安全系統), 使其更為安全、可靠。所以要保證安全系統的正常運行，需要將由功能錯誤造成的危險在其發生之前做好保護來杜絕其發生。自動控制領域從最初的4-20mA 信號發展到總線系統，使得設計自動化設備，首要考慮的是設備的安全性。自動控制的靈活性和可用性得到了很大的提高，相應的成本也大幅度的降低了。而最初安全標準在這個新技術中的應用是被禁止的，因為那時安全的自動化還必須采用“硬接線”并通過使用安全繼電器技術為基礎，如下圖所示：
傳統安全繼電器控制的安全方案
然而，隨著總線系統的日趨普及，所以出現針對自動控制PLC的安全技術、安全通信產品和安全的解決方案，到目前為止，自動化的安全產品日趨完善，相關的安全技術也日臻成熟。由于其靈活性，操作及復位方式簡單，診斷更方便，并且符合所有的安全規范所要求的安全等級，目前在過程自動化和機械自動化中的應用越來越廣泛，如下圖所示：
基于安全PLC控制的安全方案
歐美國家在自動化安全方面的研究發展包括相應的安全標準和規范的歷史已經有30余年。在工業安全方面也有著相應成熟的標準和技術方案。比如說國際性功能安全的基本標準 IEC 61508，是“涉及到電氣/電子/可編程電子系統安全的功能性安全”標準，它充分考慮了電氣裝備功能安全的要求，且包括基本原則與方法，在2007年，它也已經轉化為我國的國家安全基本標準 GB20438。它將安全的有效性要求(安全性能)根據相關風險進行了分級。該分級標準的安全級別稱為安全完整性等級 Safety Integrity Level，用來計算安全功能危險失效的概率，由低到高被劃分為SIL1到SIL3(SIL=Safety Integrity Level)。
當沒有SIL等級要求時，每小時產生危險故障可以認為是在104小時和10 5小時之間，意味著1年到10年的時間內產生 1次危險故障;當SIL等級為SIL3時，每小時產生危險故障可以認為是在107小 時和108小時之間，意味著1千年到1萬年的時間內產生1次危險故障。其實，這里的概念并不是指多少年會發生一次故障，而是說的一個概率的概念，就像交通工具中飛機發生事故的的安全概率要比其他交通工具的低很多一樣，即一個SIL3級的安全系統比一個無安全要求的系統發生危險的概率要低非常多，用以滿足在設備或系統運行周期內無風險的要求。
所以，要實現構建一個故障安全系統，首先需要這個系統中的設備和子系統都支持要求的SIL等級的規范。符合這個SIL 等級規范的模塊和產品是由TV這個安全認證機構來進行認證的，說明相應的安全模塊所能支持的安全SIL等級。西門子所提供的安全產品都有其相應的 TV 的認證證書，標明它能夠支持到的安全等級。
如表2 的分類，安全系統主要分為三個子系統，安全信號的檢測，安全信號的分析和處理及安全信號的響應。本系統從安全系統圖的三個子考慮，達到設備安全目的。故障－安全設計應保證故障不影響系統，或使系統不會造成損害。在大多數實踐中，這種設計使系統發生故障時停止工作。在任何情況下，故障－安全設計的基本原則是：
● 保護人員的安全；
● 保護環境，避免引發爆炸、火災等災害；
● 防止設備損壞；
● 防止降低或喪失使用性能。
讓設備自動
自動化技術廣泛用于工業、農業、軍事、科學研究、交通運輸、商業、醫療、服務和家庭等方面。采用自動化技術不僅可以把人從繁重的體力勞動、部分腦力勞動以及惡劣、危險的工作環境中解放出來，而且能擴展人的器官功能，極大地提高勞動生產率，增強人類認識世界和改造世界的能力。是指機器或裝置在無人干預的情況下按規定的程序或指令自動進行操作或控制的過程。因此，自動化是工業、農業、國防和科學技術現代化的重要條件和顯著標志。美國機械工程師D.S.哈德最先提出“自動化”一詞，并用來描述發動機汽缸的自動傳送和加工的過程。50年代，自動調節器和經典控制理論的發展，使自動化進入以單變量自動調節系統為主的局部自動化階段。60年代，隨著現代控制理論的出現和電子計算機的推廣應用，自動控制與信息處理結合起來，使自動化進入到生產過程的最優控制與管理的綜合自動化階段。70年代自動化的對象變為大規模、復雜的工程和非工程系統，涉及許多用現代控制理論難以解決的問題。這些問題的研究，促進了自動化的理論、方法和手段的革新，于是出現了大系統的系統控制和復雜系統的智能控制，出現了綜合利用計算機、通信技術、系統工程和人工智能等成果的高級自動化系統，如柔性制造系統、辦公自動化、智能機器人、專家系統、決策支持系統、計算機集成制造系統等。21世紀以后，特別是近幾年，機械自動化檢測、分類、生產、包裝、印刷，已經廣泛應用于工廠。提高工業效率、減少成本，為中國現代工業的發展做出了巨大的貢獻。本方案中，設計自動控制的包括：桁架機械手自動取絲餅，自動稱重，并與絲餅在線式毛刺檢驗設備對接，絲餅自動輸送，機器人自動抓取掛絲，AGV小車自動取空車與自動運絲，AGV小車自動充電系統，標簽自動生成與打印、貼標系統、紡絲設備對接系統、AGV小車對接信息管理系統等。
桁架機械手自動取絲餅
系統采用自主設計研發的桁架機械手完成自動取絲餅，并自動將取出的絲餅掛在絲餅輸送線上。每個桁架機械手由4~5軸伺服驅動運行。系統與巴馬格或TMT設備對接。對接信號要求：
序號 紡絲設備 自動落絲系統
1 紡絲完成信號（輸出） 接輸入
2 允許落絲信號（輸入） 輸出給紡絲系統
3 落絲完成信號（輸出） 接輸入
落絲流程：纏絲設備纏絲完成后，告知自動落絲系統，自動落絲系統的桁架機械手在X軸方向，走到對應的紡絲工位，系統走Z軸方向下降，下降至紡絲工位，告知紡絲系統允許落絲信號，紡絲設備將4卷（細旦絲為8卷）絲餅退出，轉移至接絲部件中。絲餅退出完成后，紡絲設備給出落絲完成信號。桁架機械手在X軸方向上升，檢測輸送線上對應位置是否有絲餅，如果沒有，則將取到的4或8個絲餅依次掛在輸送線上的掛鉤上。并根據對應掛鉤上的條碼，在PLC控制器內存中記錄數據，便于后續標簽打印系統的調用。在SQL數據庫中，記錄絲餅的信息，后續可查找，包括質量追溯。
自動落筒，目前國內外常見有以下幾種解決方案：
采用自動落筒小車：
自動落絲車應用圖
分析：地面上需要設計軌道，工業絲在繞絲過程中會出現斷絲現象，操作工需要過程參與，在多個工位中移動，存在人員安全問題，取絲效率問題，故該方案在這里是不可取的。
采用磁軌或無軌AGV自動落筒：
磁軌AGV自動落筒應用圖
分析：該方案適于無需人工參換紙筒操作的場合。雖然地面上不需要設計軌道，但工業絲在繞絲過程中會出現斷絲現象，操作工需要過程參與，在多個工位中移動，存在人員安全問題，取絲效率問題，故該方案同樣不可取。與之相類似的是有軌自動落筒小車方式，同樣不可取。
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