一種應(yīng)用于化纖行業(yè)的單軌雙落卷機(jī)調(diào)度設(shè)計(jì)

崔 正，王 勇，邱 野，史宇昊，吳睿婧

（1.北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所，北京 100120；2.北自所（北京）科技發(fā)展股份有限公司，北京 100120）

0 引言

2020年,中國(guó)化纖產(chǎn)量為6025萬(wàn)噸,占世界化纖產(chǎn)量的70%。在海外新冠疫情嚴(yán)峻而國(guó)內(nèi)疫情基本好轉(zhuǎn)的大背景下,大量海外訂單回流國(guó)內(nèi),國(guó)內(nèi)消費(fèi)復(fù)蘇,未來(lái)我國(guó)化纖產(chǎn)能還會(huì)進(jìn)一步提高。疫情加速了化纖行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí),提升化纖行業(yè)智能制造水平是必然趨勢(shì)。北自科技研發(fā)的懸掛式自動(dòng)落卷機(jī)打破了國(guó)外企業(yè)在化纖行業(yè)物流裝備制造上的壟斷,解決了化纖紡絲車(chē)間生產(chǎn)環(huán)境惡劣,工人勞動(dòng)強(qiáng)度大,人工作業(yè)造成的損壞和混批等問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)了減員增效,降低生產(chǎn)成本的目標(biāo),成為化纖企業(yè)不可缺少的物流裝備[1]。

化纖紡絲車(chē)間單線紡位多,粗旦產(chǎn)品產(chǎn)量高且滿卷時(shí)間快,給出的有效落卷時(shí)間短,傳統(tǒng)的單線單臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)已經(jīng)不能完成自動(dòng)落卷作業(yè)要求。為解決化纖企業(yè)粗旦產(chǎn)品單線自動(dòng)落卷需求大的問(wèn)題,在一條落卷線使用兩臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)是提高落卷效率有效的方法。但一條落卷線使用兩臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)不只是設(shè)備和組態(tài)的增加,只有通過(guò)有效的共線運(yùn)行作業(yè)調(diào)度,才可實(shí)現(xiàn)在呼叫紡位隨機(jī)的情況下,兩臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)在一條軌道上各自完成自動(dòng)落卷、存貨作業(yè),最終達(dá)到雙落卷機(jī)共線協(xié)同運(yùn)行且較單軌單落卷機(jī)有效提高落卷效率的目的。本文設(shè)計(jì)了一種單軌雙落卷機(jī)運(yùn)行調(diào)度方案,可實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)落卷機(jī)共線運(yùn)行時(shí)的作業(yè)分配和相互避讓,在確保生產(chǎn)安全的前提下提高落卷效率。

1 自動(dòng)落卷系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)組成

如圖1所示,自動(dòng)落卷系統(tǒng)一般由地面站、一臺(tái)或兩臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)、暫存臺(tái)、打印機(jī)和卷繞頭設(shè)備通訊接口組成。其中,地面站是整個(gè)自動(dòng)落卷系統(tǒng)的中樞,擔(dān)任著裝備間信息交互、控制設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)、與卷繞頭和自動(dòng)落卷機(jī)通訊的作用。自動(dòng)落卷機(jī)用于完成卷繞頭上滿卷成型絲餅的落卷作業(yè)；暫存臺(tái)用來(lái)緩存自動(dòng)落卷機(jī)上的卷裝并與其他設(shè)備配合完成轉(zhuǎn)運(yùn),減少自動(dòng)落卷機(jī)滿卷占用時(shí)間,提高落卷效率。根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,暫存臺(tái)分為移動(dòng)式和固定式。單條紡絲生產(chǎn)線至少有30臺(tái)卷繞頭,卷繞頭通訊接口負(fù)責(zé)與地面站交互產(chǎn)線所有卷繞頭的生產(chǎn)信息。

圖1 自動(dòng)落卷系統(tǒng)分布圖

1.2 自動(dòng)落卷機(jī)的工作過(guò)程

如圖2所示,懸掛式自動(dòng)落卷機(jī)是自動(dòng)落卷系統(tǒng)的核心裝備,自動(dòng)落卷機(jī)通過(guò)一臺(tái)水平行走電機(jī)、兩臺(tái)垂直電機(jī)、兩臺(tái)平臺(tái)伸出電機(jī)和兩臺(tái)推出電機(jī)配合運(yùn)動(dòng)完成自動(dòng)落卷作業(yè)和暫存作業(yè)。自動(dòng)落卷機(jī)按先到先服務(wù)的原則（FCFS）對(duì)卷繞頭落卷請(qǐng)求信號(hào)進(jìn)行排序。落卷作業(yè)開(kāi)始時(shí),自動(dòng)落卷機(jī)按落卷請(qǐng)求產(chǎn)生時(shí)間順序確定卷繞頭位置坐標(biāo)并運(yùn)動(dòng)至對(duì)應(yīng)位置做落卷準(zhǔn)備。卷繞頭推出絲餅動(dòng)作完成后,自動(dòng)落卷機(jī)調(diào)整各個(gè)軸狀態(tài)攜帶絲餅由落卷位置運(yùn)動(dòng)至?xí)捍鎱^(qū)域進(jìn)行按批號(hào)緩存,最后回到空閑位置準(zhǔn)備下一次自動(dòng)落卷作業(yè)[2]。

圖2 懸掛式自動(dòng)落卷機(jī)

1.3 系統(tǒng)硬件組態(tài)

自動(dòng)落卷系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示,整個(gè)系統(tǒng)PLC、HMI和伺服控制器之間采用Profinet網(wǎng)絡(luò)通訊。Profinet通訊是基于工業(yè)以太網(wǎng)的自動(dòng)化總線標(biāo)準(zhǔn),具有良好的實(shí)時(shí)性、抗干擾性、靈活性、擴(kuò)展性,能很好的適應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制精度要求高、IO點(diǎn)數(shù)量多的自動(dòng)落卷系統(tǒng)。地面站PLC與卷繞頭采用Profibus通訊。Profibus通訊模式上采用垂直化控制方式,由PLC直接與現(xiàn)場(chǎng)卷繞頭通訊接口進(jìn)行通訊,在卷繞頭數(shù)量多的情況下保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)效性和穩(wěn)定性[3]。每臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)和地面站均裝配有HMI觸摸屏,用于顯示設(shè)備狀態(tài)信息、總控交互信息和故障報(bào)警,方便現(xiàn)場(chǎng)人員快速處理故障,減少停機(jī)。

圖3 自動(dòng)落卷系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2 選題依據(jù)

A化纖廠的FDY生產(chǎn)線卷繞頭配置方案A如表1所示,每對(duì)卷繞頭落卷一次會(huì)產(chǎn)生32錠絲餅卷裝,每錠約8kg。在此種方案下產(chǎn)線卷裝絲餅產(chǎn)能約為80t/天。使用一臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)落卷時(shí),隨機(jī)取某5天的自動(dòng)落卷數(shù)據(jù)如表2所示?？梢杂?jì)算得到,單臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)平均落卷產(chǎn)能為73t/天,產(chǎn)線的自動(dòng)落卷率為91.2%,滿足90%自動(dòng)落卷率的現(xiàn)場(chǎng)需求。

表1 自動(dòng)落卷線卷繞頭配置方案A

表2 單線單車(chē)自動(dòng)落卷效率統(tǒng)計(jì)1

如表3所示,當(dāng)該條產(chǎn)線產(chǎn)品改變生產(chǎn)工藝為方案B時(shí),計(jì)算得出卷裝絲餅產(chǎn)量為98t/天。按照單線單臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)73t/天的產(chǎn)能計(jì)算,自動(dòng)落卷效率僅為74%。

表3 自動(dòng)落卷線卷繞頭配置方案B

通過(guò)上述分析可知,單線單臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)已經(jīng)不能滿足較大化纖產(chǎn)能的生產(chǎn)需求,為了減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,保證產(chǎn)品質(zhì)量,滿足自動(dòng)落卷產(chǎn)能需求,在單條軌道上使用兩臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)是目前工程上提升落卷產(chǎn)能的最好辦法。

雙落卷機(jī)共線作業(yè)相比于一臺(tái)落卷機(jī)作業(yè)主要有以下難點(diǎn)。第一,在落卷請(qǐng)求呼叫時(shí)間隨機(jī)的情況下,單線單臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)作業(yè)只需要按照紡位滿卷順序依次作業(yè),而兩臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)共線運(yùn)行需要給自動(dòng)落卷機(jī)進(jìn)行作業(yè)分配,調(diào)度策略的選擇直接影響雙落卷機(jī)共線運(yùn)行的落卷產(chǎn)能。第二,在落卷請(qǐng)求呼叫位置隨機(jī)的情況下,同一軌道上的兩臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)同時(shí)作業(yè)會(huì)產(chǎn)生作業(yè)路徑的重疊,實(shí)現(xiàn)雙落卷機(jī)之間的自動(dòng)避讓也是共線安全運(yùn)行的必要條件,需避免兩臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)作業(yè)路徑重疊造成的擁堵停機(jī)和因防撞檢測(cè)裝置失靈造成兩機(jī)相撞事故,以保證雙機(jī)共線的高效順暢運(yùn)行。

3 作業(yè)調(diào)度

3.1 調(diào)度說(shuō)明

本節(jié)分別介紹了基于紡位分界法的雙落卷機(jī)調(diào)度策略和適用于雙落卷機(jī)之間的相互避讓策略。以下進(jìn)行雙落卷機(jī)共線運(yùn)行的調(diào)度原則設(shè)計(jì)說(shuō)明。首先做出如下定義：

1）落卷線前端定義為靠近暫存臺(tái)的一端。1號(hào)自動(dòng)落卷機(jī)的空閑位置設(shè)在落卷線的中端,2號(hào)自動(dòng)落卷機(jī)的空閑位置設(shè)在落卷線的前端。下文使用1號(hào)自動(dòng)落卷機(jī)舉例說(shuō)明避讓策略的設(shè)計(jì)。

2）紡位號(hào)從落卷線前端向后依次增大。

3）自動(dòng)落卷機(jī)通過(guò)自主學(xué)習(xí),確定對(duì)應(yīng)每臺(tái)卷繞頭作業(yè)的相對(duì)位置。

4）每臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)采用先呼叫先落卷的作業(yè)順序,使用紡位分界法實(shí)現(xiàn)雙落卷機(jī)的作業(yè)調(diào)度。當(dāng)每臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)Tri+1＜2Ti+2Tl+Tq+Tc+Ti+1+Tx時(shí),需要人工落卷[4]。

Tq：在卷繞頭處的落卷時(shí)間；

Tc：在暫存臺(tái)處的存貨時(shí)間；

Ti：自動(dòng)落卷機(jī)由空閑位置行走至第i個(gè)滿卷的卷繞頭位置時(shí)間；

Tl：自動(dòng)落卷機(jī)由空閑位置行走至?xí)捍媾_(tái)存貨位置時(shí)間；

Tri：第i個(gè)滿卷卷繞頭剩余爆管時(shí)間；

Tx：兩臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)之間的避讓時(shí)間,一般小于相鄰自動(dòng)落卷機(jī)的；

3.2 紡位分界法實(shí)現(xiàn)

紡位分界法是根據(jù)化纖生產(chǎn)產(chǎn)量在一條自動(dòng)落卷線中選取一個(gè)紡位作為分界,兩臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)分別對(duì)應(yīng)分界兩側(cè)的紡位進(jìn)行自動(dòng)落卷、存貨作業(yè),兩臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)分管的紡位沒(méi)有交叉。

紡位分界法的實(shí)現(xiàn)流程圖如圖4所示,根據(jù)通訊協(xié)議地面站控制系統(tǒng)分別與1、2號(hào)自動(dòng)落卷機(jī)控制系統(tǒng)和卷繞頭建立通訊。當(dāng)有卷繞頭滿卷時(shí),卷繞頭將紡位滿卷信號(hào)傳輸給地面站控制系統(tǒng)。地面站控制系統(tǒng)判斷滿卷紡位號(hào)是否大于分界紡位號(hào),若滿卷紡位號(hào)大于分界紡位號(hào),則地面站控制系統(tǒng)將滿卷卷繞頭狀態(tài)信號(hào)寫(xiě)入1號(hào)自動(dòng)落卷機(jī)控制系統(tǒng)；否則,寫(xiě)入2號(hào)自動(dòng)落卷機(jī)控制系統(tǒng)。當(dāng)自動(dòng)落卷機(jī)控制系統(tǒng)檢測(cè)到滿卷信號(hào)時(shí),自動(dòng)落卷機(jī)由空閑位置行走至滿卷紡位,并控制各個(gè)軸電機(jī)運(yùn)行到位準(zhǔn)備落卷。地面站控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)讀取并整合兩臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)狀態(tài)信號(hào),將自動(dòng)落卷機(jī)接絲狀態(tài)寫(xiě)給卷繞頭。卷繞頭檢測(cè)到有自動(dòng)落卷機(jī)的“落卷準(zhǔn)備好”信號(hào)后,判斷落卷紡位是否等于呼叫紡位。若呼叫紡位等于落卷紡位,則卷繞頭開(kāi)始自動(dòng)落卷,推出卷裝絲餅并給地面站控制系統(tǒng)傳輸生產(chǎn)信息；若呼叫紡位不等于落卷紡位,則需要工程師檢查通訊協(xié)議并重新建立通訊。

圖4 雙落卷機(jī)紡位分界法調(diào)度流程圖

使用地面站的HMI觸摸屏可以靈活更改紡位分界。在初始化函數(shù)中,引入一個(gè)“紡位分界”的全局變量,將該變量映射到地面站HMI觸摸屏上。根據(jù)紡絲生產(chǎn)產(chǎn)量需求,通過(guò)修改觸摸屏上的“紡位分界”號(hào)就可以實(shí)現(xiàn)紡位分界的變化,尋找落卷效率最高的分界位置。紡位分界法使得雙落卷機(jī)共線運(yùn)行的可靠性更強(qiáng),當(dāng)有一臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)硬件損壞不能及時(shí)恢復(fù)時(shí),可以通過(guò)修改紡位分界使用單機(jī)落卷,最大限度保證自動(dòng)落卷產(chǎn)能。

3.3 雙落卷機(jī)共線運(yùn)行避讓策略

雙落卷機(jī)共線運(yùn)行避讓策略的核心就是給兩臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)分配作業(yè)優(yōu)先級(jí)。如圖5所示,本機(jī)控制系統(tǒng)將運(yùn)行安全數(shù)據(jù)寫(xiě)入對(duì)機(jī)控制系統(tǒng),同時(shí)讀取對(duì)機(jī)控制系統(tǒng)的安全運(yùn)行數(shù)據(jù)。每臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)對(duì)機(jī)安全運(yùn)行數(shù)據(jù)和本機(jī)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)判斷自身運(yùn)行優(yōu)先級(jí)。當(dāng)本機(jī)有作業(yè)且對(duì)機(jī)沒(méi)有優(yōu)先級(jí)時(shí),本機(jī)控制系統(tǒng)置位本機(jī)的優(yōu)先級(jí),否則復(fù)位本機(jī)的優(yōu)先級(jí)。每臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)本機(jī)優(yōu)先級(jí)計(jì)算本機(jī)水平安全位置,當(dāng)本機(jī)有優(yōu)先級(jí)時(shí),本機(jī)水平安全位置=本機(jī)水平運(yùn)行目的位置；當(dāng)本機(jī)無(wú)優(yōu)先級(jí)時(shí),本機(jī)水平安全位置=當(dāng)前位置,本機(jī)安全位置作為運(yùn)行安全數(shù)據(jù)之一寫(xiě)給對(duì)機(jī)。

圖5 雙落卷機(jī)共線運(yùn)行避讓流程圖

當(dāng)自動(dòng)落卷機(jī)有作業(yè)時(shí),自動(dòng)落卷機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)本機(jī)水平運(yùn)行目的位置和對(duì)機(jī)水平安全位置確定水平運(yùn)行位置。當(dāng)本機(jī)水平運(yùn)行目的位置大于對(duì)機(jī)水平安全位置時(shí),本機(jī)水平運(yùn)行位置=對(duì)機(jī)水平安全位置-安全距離。安全距離根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定；當(dāng)本機(jī)水平運(yùn)行目的位置小于對(duì)機(jī)水平安全位置時(shí),本機(jī)水平運(yùn)行位置=本機(jī)水平目的位置。

本文介紹的雙落卷機(jī)避讓策略已經(jīng)穩(wěn)定應(yīng)用在雙落卷機(jī)共線運(yùn)行系統(tǒng)中,在沒(méi)有路徑重疊時(shí),各落卷機(jī)之間的作業(yè)互不干擾,有路徑重疊時(shí),各落卷機(jī)根據(jù)優(yōu)先級(jí)相互避讓,最大限度保障落卷效率。這種避讓策略也可以應(yīng)用在雙穿梭車(chē)、雙堆垛機(jī)的共線運(yùn)行系統(tǒng)中。

4 基于排隊(duì)論的落卷效率計(jì)算

排隊(duì)論又稱(chēng)話務(wù)理論或隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)理論,排隊(duì)論最早是在19世紀(jì)初丹麥工程師愛(ài)爾朗為解決電話排隊(duì)擁堵問(wèn)題提出的理論,隨后越來(lái)越多的數(shù)學(xué)家開(kāi)始進(jìn)行研究,直到現(xiàn)在排隊(duì)論已經(jīng)廣泛應(yīng)用到生產(chǎn)生活的領(lǐng)域[5]。

排隊(duì)系統(tǒng)的基本模型如圖6所示,顧客的輸入過(guò)程、排隊(duì)規(guī)則、服務(wù)過(guò)程構(gòu)成了排隊(duì)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。通過(guò)收集排隊(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù),根據(jù)概率論方法建立數(shù)學(xué)模型,使用排隊(duì)理論分析排隊(duì)系統(tǒng)性能并根據(jù)實(shí)際需要改進(jìn)排隊(duì)系統(tǒng)參數(shù),最終使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)[6]。本節(jié)通過(guò)建立單軌雙落卷機(jī)的排隊(duì)系統(tǒng)模型計(jì)算本設(shè)計(jì)的自動(dòng)落卷效率。

圖6 排隊(duì)系統(tǒng)基本模型圖

4.1 建模

對(duì)A化纖廠的某條雙落卷機(jī)共線運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行排隊(duì)論建模：

1）兩臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)采用紡位分界法的共線運(yùn)行調(diào)度策略；

2）卷繞頭滿卷視為顧客到來(lái),由于卷繞頭滿卷過(guò)程滿足泊松流特性,可將單位時(shí)間顧客到達(dá)數(shù)量看作服從參數(shù)為λ的泊松分布；

3）兩臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)分管卷繞頭的排隊(duì)規(guī)則服從先到先服務(wù)（FCFS）原則；

4）每臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)服務(wù)時(shí)間服從參數(shù)為μ的負(fù)指數(shù)分布。將自動(dòng)落卷機(jī)的接絲時(shí)間定義為服務(wù)時(shí)間,即從落卷機(jī)有落卷任務(wù)從空閑處運(yùn)行開(kāi)始,直至將此任務(wù)的卷裝轉(zhuǎn)運(yùn)到暫存臺(tái)上并回到空閑位置為止的時(shí)間。

根據(jù)上述條件,可以將本設(shè)計(jì)歸納為2個(gè)M/M/1/N/∞/FCFS排隊(duì)論模型,即隊(duì)列容量為N、顧客到達(dá)時(shí)間間隔和服務(wù)時(shí)間分布服從負(fù)指數(shù)分布先到先服務(wù)排隊(duì)模型。

根據(jù)表3的卷繞頭工藝配置方案B,并取20號(hào)紡位為紡位分界?！邦櫩汀眴挝粫r(shí)間平均到達(dá)數(shù)量即平均滿卷數(shù)量為：

λ1：1#落卷機(jī)的單位時(shí)間滿卷數(shù)；

λ2：2#落卷機(jī)的單位時(shí)間滿卷數(shù)；

隨機(jī)取某五個(gè)班次的該自動(dòng)落卷線的兩臺(tái)落卷機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù),如表1所示。

表4 自動(dòng)落卷機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)

表5 自動(dòng)落卷機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)

其中,平均接比時(shí)間=（總時(shí)間-空閑時(shí)間-手動(dòng)時(shí)間-防撞避讓時(shí)間）/自動(dòng)落卷數(shù)；

分別取兩臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)五個(gè)班次總平均接絲時(shí)間為平均服務(wù)時(shí)間。求得,1#自動(dòng)落卷機(jī)平均服務(wù)時(shí)間為5.7min；2#自動(dòng)落卷機(jī)平均服務(wù)時(shí)間為4.4min,如下所示。

μ1表示1#落卷機(jī)單位時(shí)間服務(wù)數(shù)量；μ2表示2#落卷機(jī)單位時(shí)間服務(wù)數(shù)量。求得,1#和2#自動(dòng)落卷機(jī)排隊(duì)系統(tǒng)容量N1和N2：

4.2 效率計(jì)算

根據(jù)上述排隊(duì)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模,帶損失的M/M/1排隊(duì)模型性能指標(biāo)計(jì)算方法如下[7]：

1）每臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)的服務(wù)強(qiáng)度如式(1)所示：

2）每臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)空閑的概率如式(2)所示：

3）每臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)的損失率如式(3)所示：

4）每臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)平均落卷隊(duì)列長(zhǎng)度如式(4)所示：

5）紡位分界前后紡位落卷平均等待時(shí)間如式(5)所示：

根據(jù)排隊(duì)指標(biāo),計(jì)算兩臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)排隊(duì)性能如表6所示。

表6 排隊(duì)系統(tǒng)性能

其中,PN損失率表示人工落卷率。使用紡位分界法調(diào)度的雙落卷機(jī)共線運(yùn)行設(shè)計(jì)在A化纖廠的某條落卷線輸入條件下的綜合人工落卷率為如式(6)所示：

故自動(dòng)落卷率為90.5%。

即在A化纖廠按卷繞頭配置方案B生產(chǎn)情況下,化纖產(chǎn)能98t/天,使用紡位分界法的單軌雙落卷機(jī)調(diào)度的自動(dòng)落卷系統(tǒng)效率為90.5%,落卷產(chǎn)能可以達(dá)到89t/天,較使用單臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)落卷效率提高了22%?？梢赃_(dá)到自動(dòng)落卷效率90%的現(xiàn)場(chǎng)需求。

本節(jié)是在理想情況下計(jì)算的落卷效率,實(shí)際生產(chǎn)中由于卷繞頭會(huì)發(fā)生斷頭,卷繞頭生產(chǎn)會(huì)更換品種等原因?qū)е聦?shí)際落卷需求少于本次計(jì)算,故自動(dòng)落卷效率在實(shí)際生產(chǎn)中還會(huì)進(jìn)一步提升。此設(shè)計(jì)方案在A化纖廠經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的驗(yàn)證,綜合自動(dòng)落卷效率可達(dá)93%。根據(jù)不同現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,在自動(dòng)落卷機(jī)速度、卷繞頭數(shù)量等條件均相同的條件下,采用紡位分界法的雙落卷機(jī)共線運(yùn)行作業(yè)與單落卷機(jī)作業(yè)相比,最大落卷產(chǎn)能可以提高30%。

5 結(jié)語(yǔ)

本文從雙落卷機(jī)系統(tǒng)的組成、硬件結(jié)構(gòu)、調(diào)度原則、性能計(jì)算等幾個(gè)方面闡述了雙落卷機(jī)單軌運(yùn)行設(shè)計(jì)。雙落卷機(jī)自動(dòng)落卷系統(tǒng)已經(jīng)成為提高落卷產(chǎn)能的主要方法,基于紡位分界法的雙落卷機(jī)調(diào)度已經(jīng)在項(xiàng)目中成熟運(yùn)用?；诩徫环纸绲恼{(diào)度方法依賴(lài)人工經(jīng)驗(yàn),需要不斷修改分界位置來(lái)尋找落卷效率最高點(diǎn)和適應(yīng)生產(chǎn)線不同紡位產(chǎn)能的變化。但根據(jù)排隊(duì)性能指標(biāo),兩臺(tái)自動(dòng)落卷機(jī)工作強(qiáng)度差別較大。1#落卷機(jī)性能指標(biāo)較差,落卷線前部的自動(dòng)落卷效率低、爆管風(fēng)險(xiǎn)大。合理分配雙機(jī)任務(wù),進(jìn)一步提高雙機(jī)聯(lián)合作業(yè)效率是未來(lái)的優(yōu)化目標(biāo)。北自科技正在探索引入數(shù)字孿生技術(shù),建立自動(dòng)落卷機(jī)數(shù)字模型,通過(guò)訓(xùn)練學(xué)習(xí)進(jìn)一步尋找智能算法,不僅避免了PLC運(yùn)算復(fù)雜邏輯算力不足的問(wèn)題,也可以提升化纖企業(yè)的數(shù)字化水平,提供更高效的解決方案。