旋转机

纺纱车间的智能化及智能物流建设

发布时间:2023/12/18 14:05:12   
前言纺纱生产作为最常见的纺织生产工艺,在我国纺织行业智能化转型升级过程中,对于纺纱车间装备智能化、管理精细化、产品差异化水平的要求不断提高,提升纺织企业的核心竞争力势在必行。目前,已有部分棉纺企业开始了纺纱车间的智能化升级,如武汉裕大华、新疆溢达等。经纬纺织机械股份有限公司通过多年的技术积累,形成了纺纱车间的智能化升级路径,通过提高纺织装备主机的数控水平和智能化程度,引入工业机器人、智能物流系统等自动化装备,改进优化生产过程;挖掘分析海量生产数据,形成车间智能管控系统,有效提高生产效率,降低人为因素对生产的干扰。本文在探讨智能纺纱车间研究意义的基础上,对智能纺纱车间的总体架构、功能设计进行讨论,详细分析了工业互联网、智能物流、智能生产管理系统等关键技术在智能纺纱车间的应用案例和实际应用效果,为智能纺纱车间的落地建设提供思路。一、智能化纺纱车间顶层架构与功能设计1.1车间顶层架构在智能化纺纱车间的顶层架构中,企业级由企业ERP组成,完成企业财务、物流、人力资源等企业级管理;车间级由智能管控系统和智能物流系统组成,完成车间设备智能调度监控、车间智能排班排产、车间环境监控、车间物料输送等车间级的管理协调工作;设备级由智能单机联网组成,完成具体的纺纱工序的生产。1.2车间组成与功能设计智能纺纱车间按照功能具体划分为车间智能管控系统、车间智能物流系统和智能化纺纱单机设备。其中,车间智能管控系统是纺纱车间的核心,是以大数据为基础的具有学习、判断、决策功能的智能系统,主要完成车间内的设备智能管控、人员智能调配、环境参数智能控制和功耗智能监控,以及工艺流程的智能排产、客户订单的智能分配和产品质量数据的智能分析。车间智能物流系统是联系各工序单元机之间的纽带,其在智能管控系统的调度下,实现物料在各工序之间的自动输送和物流信息的跟踪记录,包括自动配棉抓棉系统、棉条桶自动输送系统、粗细联轨道系统、细络联输送系统和筒纱自动码垛打包仓储系统。智能化纺纱单机设备是智能纺纱车间组成的基本单元,具备故障自诊断、自动化生产和信息化控制的特点,拥有更高的设备运行稳定性和生产质量可靠性。二、智能纺纱车间关键技术应用2.1工业互联网技术在纺纱生产车间的应用基于工业互联网技术构建形成的智能车间网络系统是车间信息传输的通道,由于纺纱车间的生产设备具有分布式、模块化的特点,设备的远程控制需要采用传输距离远、传输速率高、数据量大、抗干扰能力强的工业以太网。基于车间网络系统,实现纺织产品的远程下单和工艺流程的远程排产。智能纺纱车间网络架构的顶层是车间服务器级,中间层是系统控制级,最底层是单元机级。三层模块之间采用工业以太网连接,实现实时信号控制和数据传输;车间服务器通过互联网连接到远程端,实现远程查询和系统监控。基于PROFINET、EtherCAT、ModBus/TCP、TCP/IP等工业互联网协议,实现系统控制级与单元机级之间、服务器与远程端的数据传输。2.2车间智能物流系统图1棉纺工厂智能物流系统智能物流系统是填补纺纱生产自动化断点的关键一环。图1为智能纺纱车间物流系统示意图,充分应用AGV物流系统、轨道系统、工业机器人等代替人工,实现条桶搬运、筒纱码垛、纱管自动运输、筒纱自动打包仓储等生产工序自动化,实现车间柔性化生产。1)条桶AGV自动输送JWXW-AGV条桶自动输送AGV小车用于主通道两侧两台并条机(末并)到对应两台粗纱机的条桶输送。小车最大载重kg,最高运行速度30m/min,工作节拍7.5min/桶,具备红外障碍检测功能,每条产线(使用端)共设置28个暂存位,可实现对直径mm条桶的全天无间断自动输送。2)细络联AGVS输送系统细络联AGVS系统实现了细纱、络筒工序间的自动化连接,采用多机台载重为0kg的激光导航叉车式AGV,将装有满管的小车叉起输送到络筒机车头固定工位,并将装有空管的小车叉起送回至细纱机固定工位。细络联AGVS系统结合AGV地图自动规划技术,克服了传统细络联轨道输送方式中机台之间刚性连接的缺陷,可实现不同型号络筒机、细纱机之间的灵活配台。3)筒纱自动输送打包系统筒纱自动输送打包系统由自动码垛、自动输送、自动打包系统组成,完成从络筒机取纱输送,实现自动码垛存放、自动装编织袋打包。筒纱自动码垛机器人(JWXW-MD直角坐标机器人)主要解决筒纱大小头抓取、筒纱自动码放、筒纱码放节拍控制等问题。机器人本体部分由X轴、Y轴、Z轴组成,X轴有效行程较长,采取伺服电机拖动齿轮齿条传动;Y轴将不同的抓具分别安装在5个抓取点,大头朝上的筒纱采用胀缩气缸抓手,小头朝上的筒纱采用气胀轴特殊抓取机构,每次可抓取5个筒纱;Z轴采取伺服电机拖动同步轮与齿形带传动形式。码垛机器人基于通讯报文技术进行控制和定位,机器人根据抓取工艺,通过对报文中控制字及BICO中链接变量的读写,在S7-程序中规划抓取路径,控制S驱动器,优化抓取流程,为伺服电机的稳定运行和精准定位提供保障。图2筒纱输送系统筒纱输送系统(见图2)包括托举机构、吊挂轨道、排列装置,将筒纱在无人工干预的情况下,采用吊挂轨道运送至集中码垛工位和打包工位。其中,托举提升机构通过传感器检测到筒纱的位移信号后,将生产好的筒纱托举提升并旋转至指定方向,放置在吊挂系统上,随后复位至原点;吊挂轨道为系统内部运输部分,处于匀速运转状态,各个挂钩上均使用身份识别码标识筒纱种类,用于排列装置分品种接收;筒纱排列装置上安装有扫码器识别编码,利用提升旋转机构将吊挂轨道上的筒纱抓取,放置在滑轮轨道上。筒纱在轨道上滑行时,会以5个为单位自动码放为一列,等待后续机械手抓取。筒纱自动打包系统包括自动翻转、开箱、装箱、称重、封箱、喷码等装置。其中打包系统按照筒纱的运动方向,根据生产需要判断是否进行筒纱翻转功能;筒纱大小头检测采用相同筒纱锥度的弹簧隔板与接近开关相结合的形式,实现筒纱大小头的检测,并依据筒纱排放要求进行相应的翻转机构选择;单个筒纱套袋采用中间折叠、不封口的包装模式,实现了对筒纱的防尘、防潮及相互之间摩擦造成污染的保护;开箱机构将未成形的纸板展开、封底并放置处于就绪状态;装箱机构采用双轴机械手,每次搬运装箱中的单层筒纱,末端执行器拥有夹持调整功能,将排放整齐的筒纱抓取后并相互挤压抱紧,装入纸箱;称重机构、封箱机构基于重量信号模拟量采集模块,以克为单位准确采集单个筒纱的质量信号,实现单元包装25kg±20g的质量要求;喷码、贴标、捆带环节可实现客户的相关定制化需求。筒纱自动输送打包工序利用产线集中控制系统,结合客户具体工艺需求和工序故障处理要求进行相关逻辑控制。控制系统预留有相应的通讯口供管理人员获取相关的生产信息;自动配重模块、喷码贴标模块采用独立智能控制单元,可根据实际需求进行选配,无需进行整体控制代码的改写。三、经纬纺纱车间智能管理E系统经纬纺纱车间智能管理E系统实现了基于数据的车间智能生产管理和设备管理,如图3所示,经纬E系统包含基于报表的纺纱车间生产与单机设备数据采集、大数据分析预测和设备故障诊断等功能,实现全流程生产信息可视化。图3经纬纺纱车间智能管理E系统技术架构1)E系统数据采集和管理系统数据采集和管理系统由生产监控、设备监控、人员管理、订单管理等模块组成,采集纺纱车间单机设备的实时数据和历史数据。管理人员通过对数据的监控和分析,降低车间能耗,提高产品品质,实现车间精细化管理。2)基于人工智能的大数据分析预测管理系统E系统对海量单机数据和环境数据结合人工智能方法进行分析,分析得到车间生产规律及存在的问题。以粗纱机为例,将订单数据和设备单机数据应用遗传算法分析,实现对粗纱机换段时间的精确预测,使粗细联轨道输送系统可以更加高效地调度粗纱与细纱之间的空满管交互。3)基于智能专家系统的设备故障诊断系统基于设备运行数据,结合设备智能专家库,E系统实现了对设备的智能在线故障诊断。以粗纱机为例,通过对设备锭翼电机的实时电流分析,结合电机故障模型,实现了对粗纱机运行状态的在线检测和智能故障预警。四、结语智能纺纱车间是以车间智能管控系统为核心,以智能纺纱单机设备为支撑,以智能物流系统为纽带的具有学习、判断和决策功能的智能系统。本文设计了智能纺纱车间的总体架构和主要功能,对于工业互联网、车间物流系统、智能管控系统等关键技术在经纬纺纱智能车间的应用进行了分析,介绍了条筒AGV输送小车、纱管自动输送AGVS、筒纱自动输送打包系统、粗细联换段预测模块等智能物流手段。纺纱车间的升级建设需要与人工智能技术不断融合,要以打造具备设备状态实时检测、智能订单管理、智能生产管理、智能物流运输、纱线全生命周期质量管理、产品路径自动获取等功能的纺纱车间为目标,实现纺纱全流程智能化、自动化生产和物料转移,最大程度减少人工干预和人工劳动强度。#AI助手创作季#

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作者:经纬纺织机械股份有限公司陈峰/殷罡来源:《丝网印刷》物流文视界编辑转发只为传递更多信息,并不代表本号观点。如有侵权,请联删。

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