智能物料配送的监控方法及系统.pdf

本发明提供一种智能物料配送的监控方法及系统，属于服装加工技术领域。该方法包括：在吊架上设有RFID标签，当吊架经过某个工作站进站口前的RFID读卡器时，读卡器会读到吊架标签上的信息，经由工作站终端设备发送给上位机；上位机接收到吊架检测信号后，判断此吊架是否进入工作站进行加工，可编程逻辑控制器根据上位机的指令控制相应工作站点的进站开关合上。本发明由于采用射频识别技术对物料配送过程进行实时跟踪，可有效地实现物料的信息化与快速准确的识别，从而对物料配送过程进行高效和智能管理。

权利要求书
1、  一种智能物料配送的监控方法，其步骤包括：
(1)在轨道上运行的每个吊架上均设有一个无线电射频识别RFID标签，当一个吊架经过某个工作站进站口前的RFID读卡器时，此读卡器会读到吊架标签上的信息，经由工作站终端设备发送给上位机；
(2)上位机接收到吊架检测信号后，会判断此吊架是否应该进入这个工作站进行加工，如果不应进入这个工作站，则上位机不发送任何信号，吊架继续在主轨道上运行；如果应该进入这个工作站，则上位机向可编程逻辑控制器PLC发送一个支轨接通信号，PLC在收到这个信号后控制相应工作站点的进站开关合上，使吊架得以进入工作站；
(3)吊架上的衣料在某个工作站完成相应工序的加工后，工作站终端设备向上位机发送一个加工完成信号，同时通过电器开关将这个吊架送入出站缓冲区。

2、  如权利要求1所述的智能物料配送的监控方法，其特征在于：步骤3进一步包括：
(1)上位机接收到加工完成信号后，会向PLC发送一个出站信号，将相应的站点ID和动作类型等信息传给PLC，PLC在收到这个信号后会更新相应站点的出站缓冲区大小；
(2)将每个豁口都贴上RFID标签，当豁口检测读卡器检测到豁口后，就通过终端设备向上位机发送一个豁口检测信号，上位机收到此信号后，就向所有的站点控制PLC广播豁口测信号，PLC在收到此信号后根据豁口是否为空、记忆的出站缓冲区大小来决定是否接通支轨。

3、  如权利要求2所述的智能物料配送的监控方法，其特征在于：步骤2进一步包括：当PLC检测到有豁口时，利用工作站出口处设置的金属接近开关判断该豁口是否有吊架，如豁口没有吊架，接通出站口的电器开关，将出站缓冲区中的一个吊架送入主轨道。

4、  一种智能物料配送的监控系统，包括：
(1)上位机，整个智能物料配送装置的控制中心；
(2)工作站终端设备，与上位机通讯；
(3)RFID标签，在每个吊架上均贴有一RFID标签，用于唯一标识此吊架；
(4)RFID读卡器，读取RFID标签上的电子信息，并通过终端设备传送给上位机；
(5)PLC，接受上位机的通讯信号，控制相应站点的进、出站开关的闭合，使吊架进入工作站或进入主轨道。

5、  如权利要求4所述的智能物料配送的监控系统，其特征在于：每个工作站设置两个RFID读卡器，分别放置在工作站的进站口和工作站出站缓冲区前，设置在工作站进站口的读卡器将经过它的吊架信息上传给上位机，设置在工作站出站缓冲区前的读卡器将在该工作站中加工完成的吊架信息上传给上位机。

6、  如权利要求4或5所述的智能物料配送的监控系统，其特征在于：在每个豁口上贴有RFID标签，并增设一个RFID读卡器，该读卡器用来检测豁口。

7、  如权利要求4或5所述的智能物料配送的监控系统，其特征在于：在工作站的出站口设置一个电感式接近开关，用于检测吊架，当有吊架进入检测范围时，发出脉冲信号。

说明书智能物料配送的监控方法及系统
技术领域
本发明属于服装加工技术领域，尤其涉及一种智能物料配送的监控方法及系统。
背景技术
我国是服装生产大国，目前共有40多万家服装企业。这些企业大都是劳动密集型企业，长期以来普遍存在着低效率，高成本，拼人力、打时间战等特点。但随着国际服装市场竞争的日趋激烈以及批量小、品种多、交期短等矛盾的日益突出，国内服装制造业的现状显然不能适应服装产业高效率、规模化、低成本发展的要求，这不仅制约了企业自身的发展，也使整个行业在国际服装加工市场的竞争中处于极端不利的地位。
目前国内服装生产企业已采用的智能物料配送装置大都从国外进口，该装置通常由一个椭圆形主轨道和多个工作站组成，如图1所示。工作站分配有不同的角色，也即具有不同的功能，如准备站，加工站和结束站等。将待加工的衣料挂在一个吊架上，由准备站上线，进入主轨道，每个吊架均有一个唯一的标识以识别和定位此吊架。主轨道上等距离分布着诸多豁口，由这些豁口推动吊架在主轨道上运行，要保证系统正常工作，每个豁口只能推动一个吊架。
智能物料配送装置上设有包括上位机在内的监控系统，根据上位机软件中对吊架加工流程的设置，和轨道上用于识别吊架标识的装置实时采集到的信号，上位机会跟踪吊架的运行并判定吊架应该进入哪个工作站进行加工，然后向控制设备发送控制信号，驱动机械设备控制吊架进入相应的工作站。当吊架上的衣料完成了在相应工作站的加工时，需要使吊架回到主轨上继续沿主轨运行，从而完成剩下的加工流程。由于要保证主轨上每个豁口最多只能推动一个吊架，因此在吊架从支轨进入主轨时，需要判断出站口的主轨豁口上是否有吊架。如果有，则支轨上的吊架不能上主轨；否则，支轨上的吊架可以安全的进入主轨，简称并轨。
智能物料配送装置不但价格昂贵，而且其现有监控方法存在如下技术问题：
1、在物料识别和控制中，采用普通的条形码技术来实现。但条形码识别存在着明显的缺点：首先，条形码识别速度慢，基本上只能在静止状态进行识别；其次，条码的识别率较低，经常会出现无法识别的情况，并且长期使用后，物料上的条码容易模糊，致使识别失败，引起系统故障。因此，条形码技术的使用严重的限制了整个系统所能达到的性能。
2、现有的自动化制衣生产线，解决并轨问题多采用电眼来检测豁口和吊架，这种方法抗干扰能力差，对环境的要求高，一旦工人无意间将电眼遮住或灰尘将电眼覆盖，则系统就会失效。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种智能物料配送的监控方法及系统，可以对物料配送过程进行高效和智能的管理。
本发明的上述目的是通过如下的技术方案予以实现的：
一种智能物料配送的监控方法，其步骤包括：
(1)在轨道上运行的每个吊架上均设有一无线电射频识别RFID标签，当一个吊架经过某个工作站进站口前的RFID读卡器时，此读卡器会读到吊架标签上的信息，经由工作站终端设备发送给上位机；
(2)上位机接收到吊架检测信号后，会判断此吊架是否应该进入这个工作站进行加工，如果不应进入这个工作站，则上位机不发送任何信号，吊架继续在主轨道上运行；如果应该进入这个工作站，则上位机向可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，以下简称PLC)发送一个支轨接通信号，PLC在收到这个信号后控制相应工作站点的进站开关合上，使吊架得以进入工作站；
(3)吊架上的衣料在某个工作站完成相应工序的加工后，工作站终端设备向上位机发送一个加工完成信号，同时通过电器开关将这个吊架送入出站缓冲区。
步骤3进一步包括：
(1)上位机接收到加工完成信号后，会向PLC发送一个出站信号，将相应的站点ID和动作类型等信息传给PLC，PLC在收到这个信号后会更新相应站点的出站缓冲区大小；
(2)将每个豁口都贴上RFID标签，当豁口检测读卡器检测到豁口后，就通过终端设备向上位机发送一个豁口检测信号，上位机收到此信号后，就向所有的站点控制PLC广播豁口监测信号，PLC根据豁口是否为空、记忆的出站缓冲区大小来决定是否接通支轨。
进一步包括：当PLC检测到有豁口时，利用工作站出口处设置的金属接近开关判断该豁口是否有吊架，如豁口没有吊架，接通出站口的电器开关，将出站缓冲区中的一个吊架送入主轨道。
一种智能物料配送的监控系统，包括：
上位机，整个智能物料配送装置的控制中心；
工作站的终端设备，与上位机通讯；RFID标签，在每个吊架和豁口上均贴有一个RFID标签，用于唯一标识此吊架或豁口；
RFID读卡器，读取RFID标签上的电子信息，并通过终端设备传送给上位机；
PLC接受上位机的通讯信号，控制相应站点的进、出站开关的闭合，使吊架进入工作站或进入主轨道。
进一步包括每个工作站设置两个RFID读卡器，分别放置在工作站的进站口和工作站出站缓冲区前，设置在工作站进站口的读卡器将经过它的吊架信息上传给上位机，设置在工作站出站缓冲区前的读卡器将在该工作站中加工完成的吊架信息上传给上位机。
进一步在每个豁口上贴有RFID标签，并增设一RFID读卡器，该读卡器用来检测豁口。
进一步在工作站的出站口设置一个电感式接近开关，用于检测吊架，当有吊架进入检测范围时，发出脉冲信号。
本发明的优点与技术效果
本发明在实际应用中，RFID标签附着在待识别物体的表面，读卡器可无接触地、快速地读取并识别RFID标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别体的目的。通常读卡器与上位机相连，所读取的标签信息被传送到上位机上进行下一步处理。从而有效地实现了物料的信息化与快速准确的识别。
通过采用射频识别技术对物料配送过程进行实时跟踪，从上位机发送控制命令，可直接控制物料配送装置的开关。
本发明进一步将每个豁口都贴上RFID标签，然后使用一个专门的RFID读卡器来检测这些豁口。每当豁口检测读卡器检测到豁口后，就通过终端设备向上位机发送一个豁口检测信号，上位机收到此信号后，就向所有的工作站的PLC广播豁口监测信号，PLC在收到豁口监测信号后根据一定时限内是否有接近开关的信号来判断豁口是否为空，同时根据记忆的出站缓冲区大小来决定是否接通支轨。从而有效地解决了吊架并轨的问题。
附图说明
图1为智能物料配送装置示意图；
图2为本发明智能物料配送的监控方法示意图；
图3为本发明智能物料配送工作站的监控系统示意图；
图4为本发明智能物料配送豁口的监控系统示意图。
具体实施方式
参考图3，对每个工作站的设置作如下说明：
1.一个终端设备，通过CAN总线与上位机通讯。
2.两个RFID读卡器(即Reader)，一个安放在进站口之前，另一个安放在出站缓冲区之前。这两个读卡器的信号通过终端设备以定义好的帧格式发送给上位机。
3.PLC(Programmable Logic Controller，可编程序逻辑控制器)，通过RS485接口接收上位机的控制信号；接收接近开关的脉冲信号；输出开关量信号，控制机械设备的动作。
4.一个电感式接近开关，安放在出站口之前的一定位置(具体的位置参数需要根据现场的设置来决定)，检测金属物体(本系统中为吊架)，当有金属物体进入检测范围时，发出脉冲信号。
上位机与终端设备的通讯帧格式：
系统中所有上位机与终端设备的通讯信号组成如下表所示。信号帧由三个信息域组成：类型域、站点域和内容域。  信号  类型域  站点域  (源/目的站ID)  内容域  长度    信号内容域
类型域：所有信号统一编码，用以区分信号类别，占用1字节。
站点域：2个字节。
对上行(终端-＞上位机)信号，站点域为发出信号的源站点ID；
对下行(上位机-＞终端)信号，站点域为接收信号的目的站点ID；
内容域长度：范围0-7，占用1字节。
内容域：用以标明每个信号的详细含义，占用0-7字节。
具体工作流程
参考图1、图2，主轨道上均匀分布着诸多豁口，吊架由豁口推动着在轨道上运行。每个吊架上均有一个RFID标签，当一个吊架经过某个站点进站口前的读卡器(即图3中所示的A1)时，此读卡器会读到吊架标签上的信息，经由终端设备以定义好的信号格式发送给上位机。对此信号具体说明如下：
描述：当主线上的读卡器检测到一个吊架时，通过终端设备发送此信号通知上位机。
方向：上行；类型域：07；站点域：被触发的读卡器所在的站点ID(源地址)；
内容域长度：03；命令内容：9D(1确认字节)+吊架ID(2字节)。
上位机接收到吊架检测信号后，会根据相应的调度算法，判断此吊架是否应该进入这个工作站进行加工。如果不应进入这个工作站，则上位机不发送任何信号，吊架继续在主轨道上运行；如果应该进入这个工作站，则上位机向PLC发送一个支轨接通信号，将相应的站点ID和动作类型等信息传给PLC，PLC在收到这个信号后控制相应站点的进站开关合上，使吊架得以进入工作站。
吊架上的衣料在某个工作站完成相应工序的加工后，职工会通过终端设备向上位机发送一个加工完成信号(吊架RFID标签上的信息由出站缓冲区前的读卡器A2取得)，同时通过电器开关将这个吊架送入出站缓冲区。对这个信号具体说明如下：
描述：站点上的当前吊架被加工完成后，职工按键发送此信号通知上位机。此信号一般只对加工站有效。
方向：上行；类型域：09；站点域：吊架所在站点的ID(源地址)；内容域长度：03；命令内容：D9(1确认字节)+吊架ID(2字节)
上位机接收到加工完成信号后，会向PLC发送一个出站信号，将相应的站点ID和动作类型等信息传给PLC，PLC在收到这个信号后会更新相应站点的出站缓冲区大小(PLC记录了出站缓冲区中吊架的数量)。具体地讲，当收到上位机发送的出站信号时，将相应站点出站缓冲区中的吊架数量加1。当PLC根据豁口监测信号和接近开关信号决定动作出站口的汽缸电器开关将一个吊架送入主轨时，将相应站点出站缓冲区中的吊架数量减1。
由于要保证主轨上每个豁口最多只能推动一个吊架，因此在吊架从支轨进入主轨时，需要判断出站口的主轨豁口上是否有吊架。如果有，则支轨上的吊架不能上主轨；否则，支轨上的吊架可以安全的进入主轨。这就是吊架并轨问题。
为解决此问题，首先是解决豁口的定位问题。将每个豁口都贴上RFID标签，然后使用一个专门的RFID读卡器来检测这些豁口。由于在整个主轨道上豁口都是均匀分布的，因此在适当的位置放置这个豁口检测读卡器，可以保证每次检测到豁口时，每个工作站的出站口前方特定位置均有一个豁口到达。如图4所示。
每当豁口检测读卡器检测到豁口后，就通过终端设备向上位机发送一个豁口检测信号，此信号的具体说明如下：
描述：当主轨道的豁口检测读卡器检测到有豁口通过时，就通过操作终端给上位机发送一个检测到豁口信号。
方向：上行；类型域：15；站点域：豁口检测设备站点ID(源地址)；内容域长度：03；命令内容：F8(1确认字节)+检测到豁口的ID(2字节)。
上位机收到此信号后，就向所有的站点控制PLC广播豁口监测信号，PLC根据一定时限内是否有接近开关的信号来判断豁口是否为空，同时根据记忆的出站缓冲区大小来决定是否接通支轨。其中电感式接近开关可以检测到金属物体，在生产线上，吊架的连杆是金属制的，因此，接近开关可以检测到是否有吊架经过。具体情况分以下四种：
1、当检测到有豁口但该豁口没有吊架且该工作站有待进入主轨道的吊架(即出站缓冲区中的吊架数量大于零)时，接近开关没有信号给PLC，此时接通出站口的汽缸电器开关，将出站缓冲区中的一个吊架送入主轨道，接通预设时间后自动复位。
2、当检测到有豁口但该豁口没有吊架且该工作站没有待上主轨道的吊架时，接近开关没有开关量信号给PLC，PLC没有动作。
3、当检测到有豁口但该豁口有吊架且该工作站有待上主轨道的吊架时，接近开关给PLC一个开关量信号，PLC没有动作。
4、当检测到有豁口但该豁口有吊架且该工作站没有待上主轨道的吊架时，接近开关给PLC一个开关量信号，PLC没有动作。
综上所述，本发明公开了一种智能物料配送的监控方法及系统。上面描述的应用场景和实施例，并非用于限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可做各种的更动和润饰，因此本发明的保护范围视权利要求范围所界定。