變速箱裝配線設(shè)備管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

賈亮 王雅君 王德權(quán)

摘要：該文是通過對(duì)南昌某雙離合器變速箱裝配企業(yè)的管理制度和業(yè)務(wù)流程的分析和研究，設(shè)計(jì)了一套設(shè)備管理信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)是以O(shè)PC、UDP遠(yuǎn)程通訊技術(shù)為基礎(chǔ)，通過計(jì)算機(jī)和PLC的信息交互，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變速箱裝配線各個(gè)工位的設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，顯示現(xiàn)場(chǎng)裝配設(shè)備的故障報(bào)警信息、維護(hù)保養(yǎng)信息等。同時(shí)采集并存儲(chǔ)裝配過程中的重要數(shù)據(jù)，為后續(xù)的SPC、OEE分析提供了依據(jù)。該系統(tǒng)已在裝配現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，并滿足了生產(chǎn)要求。

關(guān)鍵詞：設(shè)備管理信息系統(tǒng)；OPC；報(bào)警；保養(yǎng)

中圖分類號(hào)：TP315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）01-0016-04

設(shè)備管理信息系統(tǒng)是企業(yè)信息化管理的重要組成部分，其可以為企業(yè)決策者和管理者實(shí)時(shí)提供裝配現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的工作信息。本系統(tǒng)可以將故障報(bào)警信息、設(shè)備保養(yǎng)信息以及現(xiàn)場(chǎng)裝配待料等信息同步顯示到現(xiàn)場(chǎng)的工控機(jī)界面上，以便現(xiàn)場(chǎng)操作人員第一時(shí)間掌握設(shè)備的工作狀態(tài)并及時(shí)將問題解決，從而達(dá)到了優(yōu)化生產(chǎn)過程、提高設(shè)備利用率以及生產(chǎn)效率的目的。本系統(tǒng)以Visual C# 2010作為開發(fā)工具，以Microsoft SQL Server 2008作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫。

1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

如圖1所示，本系統(tǒng)是圍繞著現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器進(jìn)行設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的，并通過工業(yè)以太網(wǎng)中的交換機(jī)將PC與服務(wù)器進(jìn)行鏈接，在現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器和備份服務(wù)器中安裝了Microsoft SQL Server 2008。在監(jiān)控PC中安裝有本系統(tǒng)和OPC軟件，通過OPC技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)PLC的信息交互，將采集到的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信息存儲(chǔ)到現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中，如果現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)過大而影響了數(shù)據(jù)的采集存儲(chǔ)以及查詢的速度時(shí)，可以將數(shù)據(jù)傳到備份服務(wù)器中。在監(jiān)控PC上實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的工作狀態(tài)，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備出現(xiàn)故障報(bào)警、維護(hù)保養(yǎng)、待料等狀態(tài)時(shí)監(jiān)控PC就會(huì)通過UDP遠(yuǎn)程通訊技術(shù)將設(shè)備的當(dāng)前問題實(shí)時(shí)顯示在現(xiàn)場(chǎng)所對(duì)應(yīng)的工控機(jī)上，現(xiàn)場(chǎng)操作人員可以及時(shí)解決設(shè)備所存在的問題。在IIS服務(wù)器上裝有SPC軟件，其可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和分析，報(bào)警、保養(yǎng)、質(zhì)量等信息的查詢和分析以及OEE的分析和計(jì)算。

2 數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)裝配設(shè)備的要求，為了順利實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的各個(gè)功能對(duì)數(shù)據(jù)庫做出了以下設(shè)計(jì)，如表1所示。

在表基本變量_原始數(shù)據(jù)中包含了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)所有工位的變量信息，如工位號(hào)、數(shù)據(jù)來源、通訊IP、變量類型、變量地址、變量類型名稱和代碼等；表測(cè)量數(shù)據(jù)設(shè)備報(bào)警文本中包含了各個(gè)工位的報(bào)警文本，當(dāng)機(jī)床報(bào)警時(shí)，會(huì)根據(jù)工位號(hào)從數(shù)據(jù)庫中調(diào)出相應(yīng)的報(bào)警文本并將其顯示在現(xiàn)場(chǎng)的工控機(jī)上，同時(shí)進(jìn)行Andon呼叫；表設(shè)備管理 _工作日歷中包含了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備保養(yǎng)的時(shí)間點(diǎn)、是否啟用、班次、天、周、月、年等，根據(jù)保養(yǎng)級(jí)別的高低來設(shè)置保養(yǎng)的類型，本系統(tǒng)會(huì)根據(jù)時(shí)間段點(diǎn)來提醒工作人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)；表測(cè)量數(shù)據(jù)合格中存儲(chǔ)了變速箱生產(chǎn)的合格數(shù)據(jù)，當(dāng)變速箱合格下線時(shí)，就會(huì)將本臺(tái)變速箱的所有合格數(shù)據(jù)保存到表測(cè)量數(shù)據(jù)合格中，這些數(shù)據(jù)也是SPC軟件進(jìn)行質(zhì)量分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

由于本系統(tǒng)涉及到數(shù)據(jù)庫中的很多表，為了便于數(shù)據(jù)的查詢和維護(hù)，建立了數(shù)據(jù)庫的視圖，如圖2所示。視圖隱藏了數(shù)據(jù)的復(fù)雜性，有利于控制用戶對(duì)表中某些列的訪問，當(dāng)再使用這些數(shù)據(jù)時(shí)可以直接查詢?cè)撘晥D而不必再寫復(fù)雜的SQL語句，便于數(shù)據(jù)維護(hù)。

3 設(shè)備管理信息系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備監(jiān)控模塊

本系統(tǒng)是通過設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的工作狀態(tài)，如圖3所示，整條生產(chǎn)線的各個(gè)工位用帶有工位信息的自定義控件表示，即如圖3中的小方塊。此控件有以下屬性：ColorNoSet一般為背景色，ColorSet為狀態(tài)被激活時(shí)顯示的顏色，ColorTagNameID為變量標(biāo)識(shí)，ColorTagBit為該工位機(jī)床狀態(tài)序號(hào)，從0到6共7個(gè)狀態(tài)。自定義控件可以根據(jù)設(shè)備的工作狀態(tài)不同自動(dòng)重繪而顯示不同的顏色。

圖3 設(shè)備監(jiān)控主界面

運(yùn)行本軟件并點(diǎn)擊同步設(shè)備狀態(tài)后若自定義控件顯示白色則表示設(shè)備處于停機(jī)狀態(tài)；若控件顯示綠色則表示設(shè)備正常上電運(yùn)行狀態(tài)；若控件顯示藍(lán)色則表示設(shè)備處于待料狀態(tài)；若顯示黃色則表示設(shè)備處于保養(yǎng)狀態(tài)，這時(shí)可以點(diǎn)擊自定義控件，就會(huì)顯示本工位的保養(yǎng)信息，此時(shí)在對(duì)應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)界面上也會(huì)有設(shè)備保養(yǎng)的提示信息；若控件顯示紅色則表示設(shè)備處于故障報(bào)警狀態(tài)，這時(shí)點(diǎn)擊控件就可以查看本報(bào)警工位的報(bào)警文本，如圖4所示，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)應(yīng)的工控機(jī)會(huì)實(shí)產(chǎn)生報(bào)警提示信息并進(jìn)行Andon呼叫。

圖4 設(shè)備管理實(shí)時(shí)報(bào)警信息

3.2系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

圖5則是本系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的總體流程圖，具體突出了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的待料、保養(yǎng)和故障報(bào)警三個(gè)功能。控件顏色顯示是有狀態(tài)級(jí)別之分的，即當(dāng)待料、保養(yǎng)、報(bào)警同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，控件顏色根據(jù)設(shè)備狀態(tài)的級(jí)別按不同的順序顯示。級(jí)別高低順序?yàn)椋?保養(yǎng)；2報(bào)警；3待料；4運(yùn)行；5關(guān)機(jī)。

3.3備份數(shù)據(jù)到服務(wù)器

本模塊的設(shè)計(jì)是應(yīng)對(duì)突發(fā)事件以防生產(chǎn)數(shù)據(jù)丟失的。現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器用于采集在生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)并將其及時(shí)上傳到備份服務(wù)器。當(dāng)采集系統(tǒng)與備份服務(wù)器斷開連接時(shí)，采集到的數(shù)據(jù)會(huì)保存在現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器中的本地?cái)?shù)據(jù)庫，采集系統(tǒng)與備份服務(wù)器重新連接后可以將先前的數(shù)據(jù)手動(dòng)上傳到備份服務(wù)器。

4 結(jié)束語

該系統(tǒng)現(xiàn)已實(shí)際應(yīng)用于江西南昌某變速箱裝配車間。該文重點(diǎn)描述了該系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和部分功能實(shí)現(xiàn)的流程；設(shè)備工作狀態(tài)的采集并實(shí)時(shí)顯示在監(jiān)控界面和現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)上；報(bào)警信息的采集、顯示原理和存儲(chǔ)等內(nèi)容。該系統(tǒng)具有提高企業(yè)設(shè)備的利用率、裝配效率、延長(zhǎng)設(shè)備壽命、便于管理等優(yōu)點(diǎn)。

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