崔桂華 趙傳福

摘要：主要介紹了RFID在粗細聯(lián)系統(tǒng)上的應(yīng)用。介紹了RFID技術(shù)的優(yōu)點和在粗細聯(lián)控制系統(tǒng)上的應(yīng)用控制解決方案及給紡織廠生產(chǎn)管理帶來的生產(chǎn)效率的提高和生產(chǎn)的數(shù)字化管理。

關(guān)鍵字：射頻識別、粗細聯(lián)、控制器、現(xiàn)場總線

經(jīng)過近幾年的高速發(fā)展，中國已經(jīng)成為名副其實的世界紡織大國；粗紗機也由過去的以普通鐵炮變速為主，轉(zhuǎn)變成為以電腦型粗紗機占主導(dǎo)地位的局面。電腦粗紗機的發(fā)展，企業(yè)用工慌、用工成本居高不下，促使近幾年粗細聯(lián)的發(fā)展日新月異， 為紡織廠自動化、連續(xù)化生產(chǎn)提供了設(shè)備保證。但紡紗廠粗紗和細紗之間具有多機臺、多機型、適紡性差異和產(chǎn)品多樣性的特點，不僅給生產(chǎn)管理帶來很大困難，同時制約了生產(chǎn)效率的提高，尤其是在多種、小批量和短周期的市場壓力下，如何保證粗細聯(lián)系統(tǒng)適應(yīng)多品種、小批量的要求，使所紡品種不產(chǎn)生混淆，能夠具有可追溯性，增加紡紗廠的智能管理和優(yōu)化生產(chǎn)，結(jié)合粗細聯(lián)設(shè)備的特點，使用RFID射頻識別技術(shù)對運輸過程實現(xiàn)品種識別、品種跟蹤和遠程監(jiān)控，自動優(yōu)化各機臺的需求分配，自動記錄并及時反饋監(jiān)控信息，實現(xiàn)了紡紗廠粗紗機和細紗機之間的物流和信息流的傳輸和控制。不僅節(jié)省了人工，提高了效率，還為管理人員及時調(diào)整生產(chǎn)布置和實現(xiàn)靈活的生產(chǎn)調(diào)度提供了有力的支持。

RFID射頻識別技術(shù)

射頻識別即RFID（Radio Frequency IDentification）技術(shù)，又稱電子標簽、無線射頻識別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學(xué)接觸。常用的有低頻（125k～134.2K）、高頻（13.56Mhz）、超高頻，無源等技術(shù)。

RFID是一種簡單的無線系統(tǒng)，只有兩個基本器件，該系統(tǒng)用于控制、檢測和跟蹤物體。系統(tǒng)由一個詢問器（或閱讀器）和很多應(yīng)答器（或標簽）組成。

其基本組成如下（見圖一）：

標簽（Tag）：由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象。

閱讀器（Reader）：讀取（有時還可以寫入）標簽信息的設(shè)備，可設(shè)計為手持式RFID讀寫器（如：C5000W）或固定式讀寫器。

天線（Antenna）：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。

RFID具有以下優(yōu)點：

快速掃描。對于條形碼而言一次只能掃描一個條形碼；而RFID采用的是非接觸方式，無方向性要求，標簽一進入磁場，解讀器就可以即時讀取其中的信息，通常在幾毫秒就完成一次讀寫，采用防沖撞機制，使之可同時處理多個標簽，實現(xiàn)批量識別，最多同時識別可達50個/s，并能在運動中進行識別。

體積小型化、形狀多樣化。RFID在讀取上并不受尺寸大小與形狀限制，不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質(zhì)。此外，RFID標簽更可往小型化與多樣形態(tài)發(fā)展，以應(yīng)用于不同產(chǎn)品。

抗污染能力和耐久性。傳統(tǒng)條形碼的載體是紙張，因此容易受到污染，但RFID對水、油和化學(xué)藥品等物質(zhì)具有很強抵抗性。此外，由于條形碼是附于塑料袋或外包裝紙箱上，所以特別容易受到折損；RFID卷標是將數(shù)據(jù)存在芯片中，因此可以免受污損。

可重復(fù)使用。現(xiàn)今的條形碼印刷上去之后就無法更改，RFID標簽則可以重復(fù)地新增、修改、刪除RFID卷標內(nèi)儲存的數(shù)據(jù)，方便信息的更新。

穿透性和無屏障閱讀。在被覆蓋的情況下，RFID能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質(zhì)，并能夠進行穿透性通信。而條形碼掃描機必須在近距離而且沒有物體阻擋的情況下，才可以辨讀條形碼。

安全性好，不易被復(fù)制。

基于RFID技術(shù)的粗細聯(lián)控制系統(tǒng)解決方案

粗細聯(lián)輸送系統(tǒng)是粗紗機和細紗機之間進行物流和信息流交換的一個過程，在這個過程中不光是單純的滿紗和空管的運輸過程，還要求按粗紗存放時間，粗紗的品種，細紗機的實時需求合理的運送調(diào)度和品種調(diào)度，傳統(tǒng)的粗細聯(lián)產(chǎn)品只是解決了物流的運輸過程，但品種識別和生產(chǎn)的合理安排需要人工進行參與，不能實現(xiàn)對生產(chǎn)制造過程的實時跟蹤、精準管理、智能控制。針對紡織廠的生產(chǎn)實際需求，粗細聯(lián)控制系統(tǒng)采用了RFID先進技術(shù)，結(jié)合計算機通信技術(shù)和現(xiàn)場總線控制技術(shù)，以RFID、傳感器網(wǎng)為核心，實現(xiàn)了對輸送過程中的每一個部分的實時跟蹤和遠程監(jiān)控，自動優(yōu)化粗紗的需求；實現(xiàn)了紗庫中滿紗先進先出、粗紗在紗庫的存放時間最短；實現(xiàn)了紗線品種自動識別、自動確認；滿足了紡紗廠小批量、多品種的需求，能夠確保紗線品種的正確性。

系統(tǒng)控制原理圖如圖二：

由圖二可以看出，整個控制系統(tǒng)是有CC-LINK現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)、RFID射頻識別網(wǎng)絡(luò)和主控中心組成。CC-LINK現(xiàn)場總線主要完成整個粗細聯(lián)系統(tǒng)的動作流程；RFID射頻識別主要完成粗紗和空管的信息識別，并將識別信息發(fā)給主控中心進行處理；主控中心作為整個控制系統(tǒng)的核心，負責對信息的搜集、分析、處理，發(fā)出控制指令，通過CC-LINK總線完成整個粗細聯(lián)控制系統(tǒng)的有序、可靠、高效率的運轉(zhuǎn)。

因為粗細聯(lián)系統(tǒng)每個廠家的粗紗機和細紗機數(shù)量不相同，設(shè)備安裝位置不相同，所以將控制系統(tǒng)分為模塊化控制，共分為粗紗機控制模塊、智能紗庫控制模塊、公共輸送控制模塊和細紗機控制模塊。每一個部分作為一個控制模塊，對應(yīng)著一個控制程序，所有程序的調(diào)度都要用過過主控中心統(tǒng)一調(diào)配。粗紗的輸送和空管輸送都是通過輸送鏈來實現(xiàn)的，所以在實施方案中每一根輸送鏈都安裝了電子標簽，電子標簽賦予了不同的ID，作為每一根輸送鏈的唯一標識，在粗紗機的換紗機械手、智能紗庫的入出出口、每臺細紗機的入出口處都安裝了讀卡器，對整個粗細聯(lián)系統(tǒng)的滿紗和空管進行識別和信息搜集。

下面以一個粗細聯(lián)控制實例對RFID在粗細聯(lián)上的功能進行詳細的介紹。粗細聯(lián)流程示意圖見圖三。

該流程示意圖由2臺粗紗機、一個公共智能紗庫、公共輸送軌道、1臺立式尾紗清除機、6臺1440錠細紗機長車組成。智能紗庫共有8條軌道，細紗機有12條細紗機軌道。

該流程的工作過程是自動落紗粗紗機在紡制粗紗機時，空滿管交換需要的空管從智能紗庫輸送出紗庫至換紗機械手處等待，粗紗機滿紗進行自動落紗、機械手交換空滿管，滿紗輸送至智能紗庫存放，當細紗機需要滿紗時，發(fā)出需求信號，主控系統(tǒng)根據(jù)粗紗品種、粗紗存放時間對紗庫粗紗進行調(diào)度，滿足細紗需求的粗紗將通過正轉(zhuǎn)方向送出至細紗，同時細紗帶有殘紗的紗管通過反轉(zhuǎn)運送至尾紗清除機進行殘紗的清除，清除干凈的空管通過反轉(zhuǎn)送入智能紗庫存放備用。下面分別詳細介紹RFID在各部分的作用。

粗紗機側(cè)RDID使用說明：假設(shè)其中一臺粗紗機已經(jīng)完成自動落紗和機械手空滿管交換過程，帶有電子標簽的輸送鏈按正轉(zhuǎn)方向進行粗紗的輸送，在送出粗紗機側(cè)時讀卡器讀取該臺粗紗機紡制粗紗的品種、滿紗時間、粗紗機機臺號、產(chǎn)量信息等，并將所有信息上傳至主控中心，主控中心將上傳信息進行分析、處理，為將要發(fā)出的指令提供依據(jù)。在輸送鏈正轉(zhuǎn)脫離粗紗機進入智能紗庫時，智能紗庫入口處的讀卡器重新讀取該輸送鏈的信息并上傳，再次確認各種信息是否和前面信息相符，粗紗進入智能紗庫等待細紗機需求信號。

智能紗庫RFID控制流程說明：在智能紗庫中，示意圖中標注的正轉(zhuǎn)為滿紗運行方向，反轉(zhuǎn)為空管運行方向，并且智能紗庫的8條軌道可以任意存放空管和滿紗?？刂浦行膶⒄D(zhuǎn)方向進來的滿紗和反轉(zhuǎn)方向進來的的空管按照先進先出的原則進行存放，在每個正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)入口都裝有一個讀卡器，當滿紗或空管到達讀卡器時，讀卡器自動讀取電子標簽ID、滿紗或空管的信息并上傳，在主控中心記憶每個紗庫軌道的存儲狀態(tài)，包括軌道占用、軌道存放是粗紗還是空管、粗紗或空管存放時間、粗紗品種等，當細紗機發(fā)出需求信號時，主控中心根據(jù)存儲的信息按存放品種、存放時間進行判斷，并通過CC-LINK網(wǎng)絡(luò)發(fā)出命令，驅(qū)動輸送鏈送出紗庫，在滿紗出庫時RFID讀卡器將再次讀取該輸送鏈信息并上傳，確認送出品種為細紗機需求品種，并且主控中心更新紗庫的狀態(tài)，將狀態(tài)設(shè)置為未被占用，同時記錄空軌道的空閑時間。

細紗機RFID控制流程說明：假設(shè)現(xiàn)在有一臺細紗機需要粗紗，主控中心在收到需求時，會根據(jù)細紗所需品種判斷紗庫粗紗品種是否滿足要求，判斷存放時間最長的滿足要求的粗紗，細紗機先送出已使用的粗紗空管，粗紗空管經(jīng)過細紗機側(cè)讀卡器時，讀卡器自動讀取標簽的ID地址并上傳，空管信息上傳至主控中心，主控中心根據(jù)信息進行合理的空管存放；同時，滿紗經(jīng)過運輸軌道輸送至細紗機，在經(jīng)過細紗機讀卡器時，讀卡器自動讀取該輸送鏈信息并上傳，控制中心根據(jù)存儲信息、細紗機需求信息再次確認粗紗品種是否是細紗機需要品種，是的話放行，不是則報警處理，做到了對粗紗品種的多次識別和確認，滿足了紡織廠的小批量、多品種的實際需求。

RFID射頻識別技術(shù)對紡織廠生產(chǎn)管理的提高

粗細聯(lián)使用RFID技術(shù)，將控制器、傳感器、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，以織造智能化，推進產(chǎn)品、織造過程與物聯(lián)網(wǎng)的集成融合，建立了粗細聯(lián)系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了對織造過程的實時跟蹤、精準管理，提高了生產(chǎn)效率，人工成本大大降低，并且簡化了生產(chǎn)流程，將以前需要人工調(diào)度變?yōu)樽詣踊{(diào)度過程，實現(xiàn)了以下功能：

粗紗機和細紗機之間的物流和信息流的傳輸。

生產(chǎn)過程中品種和粗紗配置的合理調(diào)配。

生產(chǎn)報表的顯示、打印和統(tǒng)計。

數(shù)據(jù)分析：顯示一些反映生產(chǎn)的綜合指標的分析結(jié)果（運轉(zhuǎn)效率、班產(chǎn)量比較、停車率和原因等分析）。

工藝配方：可執(zhí)行工藝參數(shù)和工藝配方的上載和下載，可進行工藝的批量變更。

用戶查詢：實現(xiàn)對生產(chǎn)狀況的動態(tài)查詢。

系統(tǒng)報警：根據(jù)設(shè)備狀態(tài)發(fā)出警報和報警。

結(jié)束語：RFID在粗細聯(lián)上的使用解決了傳統(tǒng)粗細聯(lián)設(shè)備粗紗品種識別的難題，滿足了紡紗廠小批量、多品種的實際需求，實現(xiàn)了紡紗廠粗紗和細紗工序的數(shù)字化、智能化管理，取得了很好的效果。