電梯廳門自動(dòng)化生產(chǎn)線上位監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)

摘 要：勞動(dòng)力成本的逐年提高和以及對(duì)電梯產(chǎn)能新的要求，電梯生產(chǎn)制造企業(yè)的自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)問題亟待解決。本文研發(fā)了一套電梯廳門生產(chǎn)線系統(tǒng)，成功地實(shí)現(xiàn)了電梯廳門的物料自動(dòng)輸送、機(jī)器人自動(dòng)裝配、機(jī)器人自動(dòng)裝箱、自動(dòng)拍照、自動(dòng)下線等功能。同時(shí)開發(fā)了上位監(jiān)控管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電梯廳門生產(chǎn)線的數(shù)字化和信息化管理，為企業(yè)實(shí)施數(shù)字化車間和智能化工廠建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。該電梯廳門生產(chǎn)線系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠、自動(dòng)化與信息化集成度高，為企業(yè)節(jié)約了勞動(dòng)力成本，同時(shí)提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。

關(guān)鍵詞：電梯廳門 自動(dòng)化生產(chǎn) 上位監(jiān)控管理 Kingview

一、引 言

電梯作為建筑物內(nèi)的主要運(yùn)輸工具，已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊粋€(gè)不可缺少的組成部分。不斷增長(zhǎng)的勞動(dòng)力成本和以及對(duì)電梯產(chǎn)能的新的要求，電梯制造的自動(dòng)化、智能化問題亟待解決。本文根據(jù)電梯廳門裝配、包裝裝箱等的工藝和技術(shù)要求，研發(fā)了一套電梯廳門生產(chǎn)線系統(tǒng)，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，極大地提高了電梯廳門生產(chǎn)制造的自動(dòng)水平和生產(chǎn)效率，同時(shí)降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。在該生產(chǎn)線系統(tǒng)中開發(fā)了上位監(jiān)控管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電梯廳門生產(chǎn)的數(shù)字化和信息化，為企業(yè)實(shí)施數(shù)字化車間和智能化工廠建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。

二、電梯廳門生產(chǎn)線系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.生產(chǎn)對(duì)象。常見的電梯分為直梯和扶梯兩種。每部直梯的轎廂至少有一套轎門，便于乘坐人員或貨物等進(jìn)出。同時(shí)為了保證乘坐人的人身安全，在建筑物的電梯?？康拿恳粯菍?，都要求強(qiáng)制安裝具備相關(guān)安全等級(jí)要求的電梯廳門。在人員出入時(shí)，廳門和轎門同時(shí)打開或關(guān)閉，廳門的外觀如圖2.1所示。

2.生產(chǎn)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)。

本生產(chǎn)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如圖2.2所示。

本生產(chǎn)系統(tǒng)裝配單元主要完成廳門門板自動(dòng)進(jìn)料、廳門門板自動(dòng)涂膠、廳門加強(qiáng)筋自動(dòng)上料、機(jī)器人廳門加強(qiáng)筋自動(dòng)裝配等功能；裝箱單元主要完成廳門的定位、包裝箱自動(dòng)上線定位、廳門機(jī)械手自動(dòng)裝箱功能；供箱、封箱及下線單元主要完成發(fā)運(yùn)箱人工釘箱、發(fā)運(yùn)箱的自動(dòng)上線、成品箱的自動(dòng)拍照、人工成品箱封蓋及自動(dòng)下線功能。其外觀如圖2.3所示。

下位PLC控制子系統(tǒng)，其主要功能是根據(jù)電梯廳門的生產(chǎn)工藝要求，完成生產(chǎn)線傳感器的信息采集與各執(zhí)行器的動(dòng)作控制。

上位監(jiān)控管理子系統(tǒng)中，電子信息顯示單元用于實(shí)時(shí)顯示生產(chǎn)線當(dāng)前的生產(chǎn)信息，包括產(chǎn)品訂單號(hào)、計(jì)劃產(chǎn)量、當(dāng)前產(chǎn)量、額定生產(chǎn)節(jié)拍、實(shí)時(shí)生產(chǎn)節(jié)拍等信息。

上位監(jiān)控管理單元為本生產(chǎn)線系統(tǒng)的核心生產(chǎn)管理單元，主要完成與企業(yè)ERP對(duì)接，實(shí)現(xiàn)訂單式生產(chǎn)；同時(shí)還具備生產(chǎn)設(shè)備健康狀態(tài)管理、智能故障診斷、生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)報(bào)表管理等功能。

三、上位監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)

1.上位監(jiān)控管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

本生產(chǎn)線上位監(jiān)控管理系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。

2.上位監(jiān)控管理系統(tǒng)開發(fā)。組態(tài)是使用軟件工具來整合計(jì)算機(jī)硬件和軟件等資源，通過使計(jì)算機(jī)按照既定的任務(wù)進(jìn)行執(zhí)行，從而完成工業(yè)控制的需求?！敖M態(tài)”的概念來源于英文詞匯Configuration，伴隨著分布式/分散式控制系統(tǒng)（Distributed Control System）的發(fā)展，備受自動(dòng)化領(lǐng)域工程師的青睞。組態(tài)軟件區(qū)別于傳統(tǒng)HMI（Human Machine Interface，人機(jī)接口）的概念，不僅可以提供豐富的人機(jī)接口，同時(shí)可面向?qū)ο到y(tǒng)設(shè)備的監(jiān)視控制及數(shù)據(jù)采集（SCADA，Supervisory Control and Data Acquisition），經(jīng)常作為上位系統(tǒng)完成對(duì)控制器的監(jiān)控層一級(jí)的管理。組態(tài)軟件具有豐富的軟件與硬件接口，可以很可靠的運(yùn)用工業(yè)計(jì)算機(jī)作為平臺(tái)，與多種輸入輸出硬件控制設(shè)備或多類型功能模塊連接。

本文開發(fā)的“電梯廳門生產(chǎn)線系統(tǒng)”選用了北京亞控科技的組態(tài)王Kingview軟件作為上位監(jiān)控管理系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)。該軟件開發(fā)平臺(tái)作為國(guó)內(nèi)發(fā)展較早功能較全面的工控軟件，具備豐富的硬件設(shè)備接口與強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)功能，其整體結(jié)構(gòu)如圖3.2所示。

2.1設(shè)備通訊建立。在進(jìn)行組態(tài)軟件開發(fā)之前，首先要完成上位工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與下位控制單元中的控制器（PLC）建立設(shè)備通訊，這樣才能完成對(duì)下位系統(tǒng)的監(jiān)控和管理。

本生產(chǎn)線下位PLC選用了三套日本OMRON公司的CJ系列PLC，采用工業(yè)局域網(wǎng)組網(wǎng)，下位子系統(tǒng)中還選用部分采用RS-485通訊的設(shè)備。Kingview組態(tài)軟件具備專用驅(qū)動(dòng)接口模塊，可以方便建立上下位的通訊鏈接。通訊建立過程如圖3.3所示。

2.2圖形界面設(shè)計(jì)。圖形界面直接面向用戶為管理的最高一層，其包括了信息交互對(duì)話框、選擇按鈕、提示文本、動(dòng)畫演示、趨勢(shì)圖等一系列元素。本文上位監(jiān)控管理系統(tǒng)主要包含了“動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控”、“數(shù)據(jù)查詢”，“設(shè)備生產(chǎn)維護(hù)”、“系統(tǒng)配置”等功能，開發(fā)完成的主功能界面如圖3.4所示：

系統(tǒng)的登錄界面配置有不同等級(jí)用戶登錄管理信息對(duì)話框，只有授權(quán)用戶方可進(jìn)入上位管理系統(tǒng)，不同等級(jí)用戶可查看不同管理內(nèi)容，如圖3.5所示。

登錄完成后即可進(jìn)入主界面，在主界面設(shè)計(jì)了整條生產(chǎn)線的啟動(dòng)、停止、急停按鈕；各下位PLC控制單元運(yùn)行狀態(tài)指示燈；同時(shí)可顯示生產(chǎn)信息、運(yùn)行時(shí)間與操作者信息等，還設(shè)計(jì)了監(jiān)控管理系統(tǒng)各子系統(tǒng)與外鏈接程序?qū)?yīng)的按鈕。本監(jiān)控管理系統(tǒng)其他主要界面有：LED電子看板信息管理界面、裝箱成品自動(dòng)拍照管理界面、設(shè)備維護(hù)界面等，如圖3.6所示。

在上位管理系統(tǒng)中，還設(shè)計(jì)了“動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控”功能，即利用上位監(jiān)控系統(tǒng)中的動(dòng)畫與下位PLC的相關(guān)信息實(shí)時(shí)匹配，可遠(yuǎn)程完成對(duì)本生產(chǎn)線的物流及各單機(jī)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，便于直觀了解本生產(chǎn)線工作狀態(tài)、產(chǎn)量、設(shè)備健康狀況等信息。其相關(guān)界面如圖3.6和圖3.7所示。

2.3報(bào)表管理。數(shù)據(jù)報(bào)表可用來反映產(chǎn)品生產(chǎn)過程中相關(guān)的信息、狀態(tài)等，同時(shí)也是對(duì)數(shù)據(jù)記錄的一種表現(xiàn)形式，也是在自動(dòng)化生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)信息化的重要基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)報(bào)表不但可以對(duì)生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)反映，也可以完成歷史信息查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)管理人員對(duì)生產(chǎn)信息的準(zhǔn)確了解與監(jiān)控，從而對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行指導(dǎo)。

Kingview具備報(bào)表系統(tǒng)插件，用戶可以根據(jù)需求完成各種報(bào)表的組態(tài)。同時(shí)該軟件涵蓋了強(qiáng)大的報(bào)表命令語(yǔ)言，可以完成復(fù)雜運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳遞、統(tǒng)計(jì)整合、報(bào)表輸出等。不但能夠生成實(shí)時(shí)報(bào)表，也可以完成歷史報(bào)表存儲(chǔ)。本系統(tǒng)的部分報(bào)表管理界面如圖3.8所示。

四、結(jié)語(yǔ)

不斷增長(zhǎng)的勞動(dòng)力成本和以及對(duì)電梯產(chǎn)能的新的要求，電梯制造的自動(dòng)化、智能化問題亟待解決。本文研發(fā)了一套電梯廳門生產(chǎn)線系統(tǒng)，成功地實(shí)現(xiàn)了電梯廳門的物料自動(dòng)輸送、機(jī)器人自動(dòng)裝配、機(jī)器人自動(dòng)裝箱、自動(dòng)拍照、自動(dòng)下線等功能。同時(shí)開發(fā)了上位監(jiān)控管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電梯廳門生產(chǎn)線的數(shù)字化和信息化管理，為企業(yè)實(shí)施數(shù)字化車間和智能化工廠建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。該電梯廳門生產(chǎn)線系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠、自動(dòng)化與信息化集成度高，為企業(yè)節(jié)約了勞動(dòng)力成本，同時(shí)提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。

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