MES系統(tǒng)在鍍鋅生產(chǎn)線上的應(yīng)用

劉淑賢

（宿遷明大信息科技有限公司，江蘇 宿遷 223000）

1 系統(tǒng)概述

鍍鋅生產(chǎn)線信息化系統(tǒng)在現(xiàn)有鍍鋅生產(chǎn)線基礎(chǔ)上，通過RIFD電子標(biāo)簽技術(shù)，通過增加上位機(jī)，通過OPC技術(shù)與各工作站交互，實(shí)現(xiàn)生鍍鋅過程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集與控制，工控機(jī)采集并記錄生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)鍍鋅過程信息化?？捎糜谏a(chǎn)過程追溯及電子看板展示。引入RFID電子標(biāo)簽標(biāo)示掛具，生產(chǎn)過程中通過掛具ID來識(shí)別加工件信息，增加工控機(jī)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息錄入，增加數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，保存及提取基礎(chǔ)生產(chǎn)信息，響應(yīng)各工作站數(shù)據(jù)請(qǐng)求，增加OPC服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)工控機(jī)與各PLC數(shù)據(jù)交互，實(shí)時(shí)性高，易于系統(tǒng)調(diào)試及后續(xù)擴(kuò)展，增加網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，實(shí)現(xiàn)上料及下料工位拍照功能，將照片保存到數(shù)據(jù)庫中，并與生產(chǎn)編號(hào)關(guān)聯(lián)，方便檢索。工控機(jī)可人工錄入生產(chǎn)信息，或?qū)肷a(chǎn)編號(hào)、客戶、加工材料重量等相關(guān)基礎(chǔ)信息及加工要求，保存至數(shù)據(jù)庫中，生產(chǎn)過程中根據(jù)各工作站請(qǐng)求，下發(fā)至工作站相關(guān)生產(chǎn)參數(shù)，驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)過程，采集生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)。在監(jiān)控中心顯示各工位采集的實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，生成生產(chǎn)報(bào)表，深度挖掘生產(chǎn)記錄，進(jìn)行各類匯總統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)查看及電子看板展示。

2 系統(tǒng)組成

鍍鋅生產(chǎn)線信息化系統(tǒng)有硬件部分和軟件部分。硬件部分包含RFTID電子標(biāo)簽系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)、OPC服務(wù)器、攝像機(jī)等，軟件部分包含生產(chǎn)線工控系統(tǒng)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、電子看板顯示等。

3 系統(tǒng)功能描述

3.1 基礎(chǔ)信息錄入

新掛具到位后：上料工控機(jī)讀取當(dāng)前掛具編號(hào)，并錄入生產(chǎn)編號(hào)及相關(guān)生產(chǎn)信息，包括但不限于生產(chǎn)編號(hào)、客戶名稱、材料名稱、材料數(shù)量、材料重量、銹蝕程度、工藝要求、操作人員、班次、是否脫鋅、是否管件、是否超大件、油污程度等。PLC上傳拍攝圖片IO信號(hào)及當(dāng)前掛具信息，工控機(jī)采集到該信號(hào)后驅(qū)動(dòng)相機(jī)拍攝工件進(jìn)入圖片，將圖片與掛具編號(hào)及生產(chǎn)單號(hào)關(guān)聯(lián)。系統(tǒng)確認(rèn)錄入信息完整后保存并放行，鎖定當(dāng)前掛具及生產(chǎn)編號(hào)。若信息不完整則報(bào)警提示。系統(tǒng)可以提供與進(jìn)廠區(qū)過磅處或生產(chǎn)廠家ERP、MES等系統(tǒng)接口，直接調(diào)取訂單編號(hào)及其客戶名稱等加工信息、生產(chǎn)工藝參數(shù)等。

3.2 工控機(jī)工位【OPC Server 】【data Server】

OPC Server 安裝在工控機(jī)上，作為工控機(jī)與各PLC數(shù)據(jù)交換的中介。工控機(jī)安裝sqlserver數(shù)據(jù)庫，保存生產(chǎn)客戶信息、過程數(shù)據(jù)及歷史記錄。系統(tǒng)與各工作站OPC數(shù)據(jù)交互，實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程控制及數(shù)據(jù)采集。PLC讀取各掛具的電子標(biāo)簽，通過OPC將最新讀取的掛具編號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給工控機(jī)。工控機(jī)根據(jù)掛具編號(hào)，從數(shù)據(jù)庫中檢索相關(guān)參數(shù)，下發(fā)至相應(yīng)PLC，驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)。工控機(jī)根據(jù)PLC上傳的信號(hào)，驅(qū)動(dòng)上料及下料處相機(jī)，拍照保存到數(shù)據(jù)庫，并與生產(chǎn)編號(hào)關(guān)聯(lián)。

3.3 PLC工位

OP軌道車轉(zhuǎn)運(yùn)工作站【PLC1】：PLC讀取到位的掛具ID，上傳至OPC服務(wù)器。并通過OPC向工控機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求。工控機(jī)通過OPC服務(wù)器循環(huán)讀取PLC1事件狀態(tài)及數(shù)據(jù)，獲取該IO信號(hào)后，根據(jù)該IO含義讀取/設(shè)置所需的生產(chǎn)參數(shù)，同時(shí)將讀取標(biāo)志置1，離開工位PLC讀取到掛具離開，記錄離開工位時(shí)間。酸洗進(jìn)料出料工作站【PLC2】【PLC3】：該工位有10個(gè)酸洗池，由PLC記錄掛具分配所在的酸洗池編號(hào)。PLC讀取到位掛具ID，上傳至OPC服務(wù)器。并通過OPC向工控機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求。工控機(jī)通過OPC服務(wù)器循環(huán)讀取PLC2事件狀態(tài)及數(shù)據(jù)。工控機(jī)下發(fā)給PLC生產(chǎn)編號(hào)、銹蝕度、油污程度，是否脫鋅、是否管件、是否超大件等生產(chǎn)參數(shù)信息。PLC上傳工控機(jī)記錄每個(gè)酸洗池生產(chǎn)編號(hào)，酸洗開始結(jié)束時(shí)間，酸洗時(shí)長(zhǎng)；酸池濃度【酸洗過程多次讀取，記錄曲線數(shù)據(jù)】助鍍開始結(jié)束時(shí)間，助鍍時(shí)長(zhǎng)；助鍍液濃度【助鍍過程多次讀取，記錄曲線數(shù)據(jù)】，離開工位PLC讀取到掛具離開，記錄離開工位時(shí)間。

轉(zhuǎn)運(yùn)坑工作站【PLC4】：PLC讀取到位的掛具ID，上傳至OPC服務(wù)器。并通過OPC向工控機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求。工控機(jī)通過OPC服務(wù)器循環(huán)讀取PLC4事件狀態(tài)及數(shù)據(jù)，工控機(jī)下發(fā)給PLC生產(chǎn)編號(hào)，是否管件、是否超大件等生產(chǎn)參數(shù)信息。工控機(jī)通過OPC實(shí)時(shí)采集PLC記錄的掛具所在轉(zhuǎn)運(yùn)區(qū)信息。離開工位PLC讀取到掛具離開信息，記錄離開工位時(shí)間。

環(huán)軌區(qū)工作站【PLC5】：PLC讀取到位的掛具ID，并PLC向工控機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求。工控機(jī)下發(fā)給PLC生產(chǎn)編號(hào)，是否管件，是否超大件等生產(chǎn)參數(shù)信息。獲取實(shí)際鍍鋅時(shí)間長(zhǎng)短及起止時(shí)間，鍍鋅后重量，從鍍鋅爐獲取此時(shí)溫度。及計(jì)算鋅耗。鍍鋅后通過網(wǎng)絡(luò)相機(jī)拍攝成品照片，獲取在水洗區(qū)間，獲取在鈍化區(qū)間，獲取完成，卸料離開工位，記錄離開工位時(shí)間，完成生產(chǎn)，數(shù)據(jù)保存至數(shù)據(jù)庫，刷新生產(chǎn)隊(duì)列。

3.4 電子看板顯示

系統(tǒng)可顯示生產(chǎn)異常處理，如報(bào)警、人工下線等異常流程。在生產(chǎn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，可以進(jìn)行各類生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)查詢，生成生產(chǎn)排序圖，用于生產(chǎn)過程分析、歷史記錄查看、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)質(zhì)量、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等各類匯總統(tǒng)計(jì)。車間裝設(shè)3個(gè)大電視機(jī)，進(jìn)行生產(chǎn)數(shù)據(jù)電子看板顯示。每個(gè)電視機(jī)用一個(gè)迷你計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)，從數(shù)據(jù)庫中實(shí)時(shí)刷新數(shù)據(jù)。電子看板可顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要靈活切換。信息豐富，界面美觀，達(dá)到生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示和流水線形象展示功能。

4 系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)線的改進(jìn)成效

原有鍍鋅生產(chǎn)線采用多個(gè)PLC分塊控制，各PLC站點(diǎn)能獨(dú)立完成各部分生產(chǎn)過程控制。

現(xiàn)有系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)，工藝參數(shù)等需要在觸摸屏上人工設(shè)定，生產(chǎn)過程參數(shù)無法實(shí)時(shí)采集，無法形成完整的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)記錄，需要在PLC上級(jí)架設(shè)數(shù)據(jù)采集中心，以生產(chǎn)訂單ID為生產(chǎn)標(biāo)識(shí)的生產(chǎn)參數(shù)全過程信息共享和記錄，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程參數(shù)實(shí)施顯示、信息表存儲(chǔ)，以及在生產(chǎn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)各類生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)查詢等。

在現(xiàn)有鍍鋅生產(chǎn)線基礎(chǔ)上，增設(shè)電子標(biāo)簽識(shí)別系統(tǒng)，以電子標(biāo)簽RFID來進(jìn)行加工物料標(biāo)識(shí)，在生產(chǎn)線各信息點(diǎn)布置規(guī)格適當(dāng)?shù)碾娮訕?biāo)簽讀寫器，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)訂單ID的可靠采集，并以此ID為索引，工控機(jī)與PLC進(jìn)行信息交互，讀取存儲(chǔ)各類生產(chǎn)數(shù)據(jù)。增設(shè)工控機(jī)作為數(shù)據(jù)采集中心，進(jìn)料前操作員人工錄入生產(chǎn)訂單、及規(guī)格型號(hào)，客戶名稱和加工參數(shù)等信息，生成電子標(biāo)簽并放置到流轉(zhuǎn)框架上，作為生產(chǎn)過程的識(shí)別標(biāo)志。生產(chǎn)過程中，掛具上設(shè)置電子標(biāo)簽，各PLC實(shí)施采集電子標(biāo)簽，并通過西門子OPC與工控機(jī)實(shí)時(shí)交互，由工控機(jī)將生產(chǎn)訂單號(hào)與掛具ID進(jìn)行關(guān)聯(lián)管理，與各PLC通信進(jìn)行信息交互，設(shè)置生產(chǎn)參數(shù)如鐵銹度等，與現(xiàn)場(chǎng)所有PLC通信，讀取各生產(chǎn)環(huán)節(jié)輸出過程參數(shù)，如溫度、爐壓等，生成實(shí)時(shí)表，包含（酸堿度，爐壓等信息）等實(shí)時(shí)信息；生成信息存儲(chǔ)表，記錄各批次加工件在各工序的關(guān)鍵信息。在生產(chǎn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，可以進(jìn)行各類生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)查詢，生成生產(chǎn)排序圖，用于生產(chǎn)過程分析、歷史記錄查看、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)質(zhì)量、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等各類匯總統(tǒng)計(jì)。在進(jìn)料入庫及下料口增加攝像機(jī)，根據(jù)PLC上傳的IO信號(hào)觸發(fā)拍照，采集進(jìn)入圖片及成品圖片，保存到數(shù)據(jù)庫中供查詢存檔。每個(gè)掛具安裝掛具ID的電子標(biāo)簽，用于生產(chǎn)流轉(zhuǎn)過程中識(shí)別，PLC交互上傳。PLC每個(gè)時(shí)間發(fā)生事件，都需要記錄發(fā)生時(shí)間、事件、及參數(shù)、曲線類信息記錄數(shù)據(jù)曲線，方式采用類似IEC62056曲線類事件（發(fā)生時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、事件參數(shù)、數(shù)據(jù)曲線）。

5 結(jié)語

鍍鋅生產(chǎn)線MES系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了鍍鋅生產(chǎn)線的信息化管理，過程信息直觀、動(dòng)態(tài)顯示、信息在生產(chǎn)過程中得到及時(shí)利用和處理，信息可以在生產(chǎn)過程的各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)共享，生產(chǎn)過程管控得以快速評(píng)價(jià)，快速改善，大大提高生產(chǎn)效率。