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六公司新聞
分類尼龍66差異化工業(yè)絲自動落筒系統(tǒng)2 .
系統(tǒng)關(guān)鍵性數(shù)據(jù)與報表
落筒數(shù)據(jù)記錄：
系統(tǒng)自動記錄落筒過程中數(shù)據(jù)，包括時間、日期、機臺編號、絲餅重量（系統(tǒng)預(yù)留的數(shù)據(jù)接口）、操作員編號、絲餅等級、自動生成的條形碼。這些數(shù)據(jù)都被系統(tǒng)自動儲存在SQL Server數(shù)據(jù)庫中。
落筒數(shù)據(jù)記錄
落筒數(shù)據(jù)統(tǒng)計：
在工控機系統(tǒng)軟件中，可以根據(jù)條件統(tǒng)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(tǒng)會自動根據(jù)操作員分組，統(tǒng)計出這個時間段每個操作員的產(chǎn)量數(shù)據(jù)：總的絲餅數(shù)，總的絲餅重量，給統(tǒng)計工作帶來便利。同樣的，還可以根據(jù)起始日期時間和截止日期時間，系統(tǒng)自動統(tǒng)計出產(chǎn)能數(shù)據(jù)。還包括日報表、月報表、班次報表等相關(guān)報表。
1按日期統(tǒng)計操作員工作量
可根據(jù)起始日期時間和結(jié)束日期時間，統(tǒng)計每個操作員的工作量情況，這些數(shù)據(jù)可以作為績效考核依據(jù)。
根據(jù)操作員與日期統(tǒng)計報表
2按時間日期統(tǒng)計
系統(tǒng)可根據(jù)時間日期統(tǒng)計絲餅的總數(shù)量與總重量，對于一定時間內(nèi)的產(chǎn)能統(tǒng)計提供第一手資料。
根據(jù)日期統(tǒng)計產(chǎn)能報表
3日報表
為了更好的管理生產(chǎn)，需要對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行生產(chǎn)管理分析，便于數(shù)值指標管控，能夠及時發(fā)現(xiàn)異常與不足，以便及時改進，總結(jié)車間管理經(jīng)驗。日報表的作用不言而喻。
日報表
月報表
月報表的作用：統(tǒng)計出每個機臺的絲餅總數(shù)量與總重量。
月報表
還有其它一些相關(guān)的報表，可根據(jù)客戶的要求進行開發(fā)。
質(zhì)量追溯查詢功能：
系統(tǒng)還具備輸入條形碼，查詢相關(guān)信息功能。
系統(tǒng)預(yù)留有接入條碼槍直接掃描條碼查詢功能。
系統(tǒng)設(shè)計思路
通過以上設(shè)備及其系統(tǒng)的一些基本介紹，接下來介紹下整個系統(tǒng)的設(shè)計思路：
讓設(shè)備安全
機器設(shè)計的重點在于不僅要提高生產(chǎn)效率，同時還能提供最高質(zhì)量和安全性。設(shè)備安全是重中之重。故障安全是工業(yè)生產(chǎn)無論從設(shè)備還是系統(tǒng)都必須考慮的重要因素。因為任何工業(yè)過程都或多或少地同風險聯(lián)系在一起，從而會：
● 造成人員傷亡;
● 破壞自然環(huán)境;
● 對設(shè)備和生產(chǎn)過程造成危險從而有損投資。
不僅如此，大部分的應(yīng)用和工業(yè)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(tǒng)、高速旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，游藝設(shè)施，高壓工藝過程、海上石油平臺技術(shù)、火災(zāi)與煙氣報警器、燃燒器、索道傳輸系統(tǒng)，等等。這些應(yīng)用需要更為安全的自動化預(yù)防和安全控制技術(shù)。雖然標準自動化的故障率或事故率對于一般的應(yīng)用場合是可以接受的，但它對于上述有很大風險的應(yīng)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(tǒng)沒有正確的執(zhí)行安全功能所致。安全保護可以跟郵政系統(tǒng)類似，一般信件要求的可靠性是可以接受的(普通系統(tǒng))，重要的郵件則應(yīng)使用特別的保護技術(shù)，比如“掛號信”(安全系統(tǒng)), 使其更為安全、可靠。所以要保證安全系統(tǒng)的正常運行，需要將由功能錯誤造成的危險在其發(fā)生之前做好保護來杜絕其發(fā)生。自動控制領(lǐng)域從最初的4-20mA 信號發(fā)展到總線系統(tǒng)，使得設(shè)計自動化設(shè)備，首要考慮的是設(shè)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(yīng)的成本也大幅度的降低了。而最初安全標準在這個新技術(shù)中的應(yīng)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(shù)為基礎(chǔ)，如下圖所示：
傳統(tǒng)安全繼電器控制的安全方案
然而，隨著總線系統(tǒng)的日趨普及，所以出現(xiàn)針對自動控制PLC的安全技術(shù)、安全通信產(chǎn)品和安全的解決方案，到目前為止，自動化的安全產(chǎn)品日趨完善，相關(guān)的安全技術(shù)也日臻成熟。由于其靈活性，操作及復(fù)位方式簡單，診斷更方便，并且符合所有的安全規(guī)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(yīng)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(fā)展包括相應(yīng)的安全標準和規(guī)范的歷史已經(jīng)有30余年。在工業(yè)安全方面也有著相應(yīng)成熟的標準和技術(shù)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(tǒng)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(jīng)轉(zhuǎn)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(jù)相關(guān)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(chǎn)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(nèi)產(chǎn)生 1次危險故障;當SIL等級為SIL3時，每小時產(chǎn)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(nèi)產(chǎn)生1次危險故障。其實，這里的概念并不是指多少年會發(fā)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(fā)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(tǒng)比一個無安全要求的系統(tǒng)發(fā)生危險的概率要低非常多，用以滿足在設(shè)備或系統(tǒng)運行周期內(nèi)無風險的要求。
所以，要實現(xiàn)構(gòu)建一個故障安全系統(tǒng)，首先需要這個系統(tǒng)中的設(shè)備和子系統(tǒng)都支持要求的SIL等級的規(guī)范。符合這個SIL 等級規(guī)范的模塊和產(chǎn)品是由TV這個安全認證機構(gòu)來進行認證的，說明相應(yīng)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(chǎn)品都有其相應(yīng)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(tǒng)主要分為三個子系統(tǒng)，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(yīng)。本系統(tǒng)從安全系統(tǒng)圖的三個子考慮，達到設(shè)備安全目的。故障－安全設(shè)計應(yīng)保證故障不影響系統(tǒng)，或使系統(tǒng)不會造成損害。在大多數(shù)實踐中，這種設(shè)計使系統(tǒng)發(fā)生故障時停止工作。在任何情況下，故障－安全設(shè)計的基本原則是：
● 保護人員的安全；
● 保護環(huán)境，避免引發(fā)爆炸、火災(zāi)等災(zāi)害；
● 防止設(shè)備損壞；
● 防止降低或喪失使用性能。
讓設(shè)備自動
自動化技術(shù)廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、科學研究、交通運輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)和家庭等方面。采用自動化技術(shù)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(huán)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(chǎn)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(yù)的情況下按規(guī)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(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學技術(shù)現(xiàn)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(fā)動機汽缸的自動傳送和加工的過程。50年代，自動調(diào)節(jié)器和經(jīng)典控制理論的發(fā)展，使自動化進入以單變量自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)為主的局部自動化階段。60年代，隨著現(xiàn)代控制理論的出現(xiàn)和電子計算機的推廣應(yīng)用，自動控制與信息處理結(jié)合起來，使自動化進入到生產(chǎn)過程的最優(yōu)控制與管理的綜合自動化階段。70年代自動化的對象變?yōu)榇笠?guī)模、復(fù)雜的工程和非工程系統(tǒng)，涉及許多用現(xiàn)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(xiàn)了大系統(tǒng)的系統(tǒng)控制和復(fù)雜系統(tǒng)的智能控制，出現(xiàn)了綜合利用計算機、通信技術(shù)、系統(tǒng)工程和人工智能等成果的高級自動化系統(tǒng)，如柔性制造系統(tǒng)、辦公自動化、智能機器人、專家系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)等。21世紀以后，特別是近幾年，機械自動化檢測、分類、生產(chǎn)、包裝、印刷，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工廠。提高工業(yè)效率、減少成本，為中國現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展做出了巨大的貢獻。本方案中，設(shè)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(shè)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(tǒng)，標簽自動生成與打印、貼標系統(tǒng)、紡絲設(shè)備對接系統(tǒng)、AGV小車對接信息管理系統(tǒng)等。
桁架機械手自動取絲餅
系統(tǒng)采用自主設(shè)計研發(fā)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(qū)動運行。系統(tǒng)與巴馬格或TMT設(shè)備對接。對接信號要求：
序號 紡絲設(shè)備 自動落絲系統(tǒng)
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(tǒng)
3 落絲完成信號（輸出） 接輸入
落絲流程：纏絲設(shè)備纏絲完成后，告知自動落絲系統(tǒng)，自動落絲系統(tǒng)的桁架機械手在X軸方向，走到對應(yīng)的紡絲工位，系統(tǒng)走Z軸方向下降，下降至紡絲工位，告知紡絲系統(tǒng)允許落絲信號，紡絲設(shè)備將4卷（細旦絲為8卷）絲餅退出，轉(zhuǎn)移至接絲部件中。絲餅退出完成后，紡絲設(shè)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(yīng)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(jù)對應(yīng)掛鉤上的條碼，在PLC控制器內(nèi)存中記錄數(shù)據(jù)，便于后續(xù)標簽打印系統(tǒng)的調(diào)用。在SQL數(shù)據(jù)庫中，記錄絲餅的信息，后續(xù)可查找，包括質(zhì)量追溯。
自動落筒，目前國內(nèi)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(yīng)用圖
分析：地面上需要設(shè)計軌道，工業(yè)絲在繞絲過程中會出現(xiàn)斷絲現(xiàn)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(yīng)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(shè)計軌道，但工業(yè)絲在繞絲過程中會出現(xiàn)斷絲現(xiàn)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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