MES系统在镀锌生产线上的应用

2021-04-03刘淑贤

中国设备工程 2021年2期

刘淑贤

（宿迁明大信息科技有限公司，江苏宿迁 223000）

1 系统概述

镀锌生产线信息化系统在现有镀锌生产线基础上，通过RIFD电子标签技术，通过增加上位机，通过OPC技术与各工作站交互，实现生镀锌过程数据实时采集与控制，工控机采集并记录生产过程数据，实现镀锌过程信息化。可用于生产过程追溯及电子看板展示。引入RFID电子标签标示挂具，生产过程中通过挂具ID来识别加工件信息，增加工控机实现生产信息录入，增加数据库服务器，保存及提取基础生产信息，响应各工作站数据请求，增加OPC服务器，实现工控机与各PLC数据交互，实时性高，易于系统调试及后续扩展，增加网络摄像机，实现上料及下料工位拍照功能，将照片保存到数据库中，并与生产编号关联，方便检索。工控机可人工录入生产信息，或导入生产编号、客户、加工材料重量等相关基础信息及加工要求，保存至数据库中，生产过程中根据各工作站请求，下发至工作站相关生产参数，驱动生产过程，采集生产过程数据。在监控中心显示各工位采集的实时生产数据，生成生产报表，深度挖掘生产记录，进行各类汇总统计，实现历史数据查看及电子看板展示。

2 系统组成

镀锌生产线信息化系统有硬件部分和软件部分。硬件部分包含RFTID电子标签系统、PLC系统、OPC服务器、摄像机等，软件部分包含生产线工控系统、生产数据查询统计、基础数据管理、电子看板显示等。

3 系统功能描述

3.1 基础信息录入

新挂具到位后：上料工控机读取当前挂具编号，并录入生产编号及相关生产信息，包括但不限于生产编号、客户名称、材料名称、材料数量、材料重量、锈蚀程度、工艺要求、操作人员、班次、是否脱锌、是否管件、是否超大件、油污程度等。PLC上传拍摄图片IO信号及当前挂具信息，工控机采集到该信号后驱动相机拍摄工件进入图片，将图片与挂具编号及生产单号关联。系统确认录入信息完整后保存并放行，锁定当前挂具及生产编号。若信息不完整则报警提示。系统可以提供与进厂区过磅处或生产厂家ERP、MES等系统接口，直接调取订单编号及其客户名称等加工信息、生产工艺参数等。

3.2 工控机工位【OPC Server 】【data Server】

OPC Server 安装在工控机上，作为工控机与各PLC数据交换的中介。工控机安装sqlserver数据库，保存生产客户信息、过程数据及历史记录。系统与各工作站OPC数据交互，实时生产过程控制及数据采集。PLC读取各挂具的电子标签，通过OPC将最新读取的挂具编号转发给工控机。工控机根据挂具编号，从数据库中检索相关参数，下发至相应PLC，驱动生产。工控机根据PLC上传的信号，驱动上料及下料处相机，拍照保存到数据库，并与生产编号关联。

3.3 PLC工位

OP轨道车转运工作站【PLC1】：PLC读取到位的挂具ID，上传至OPC服务器。并通过OPC向工控机发送数据请求。工控机通过OPC服务器循环读取PLC1事件状态及数据，获取该IO信号后，根据该IO含义读取/设置所需的生产参数，同时将读取标志置1，离开工位PLC读取到挂具离开，记录离开工位时间。酸洗进料出料工作站【PLC2】【PLC3】：该工位有10个酸洗池，由PLC记录挂具分配所在的酸洗池编号。PLC读取到位挂具ID，上传至OPC服务器。并通过OPC向工控机发送数据请求。工控机通过OPC服务器循环读取PLC2事件状态及数据。工控机下发给PLC生产编号、锈蚀度、油污程度，是否脱锌、是否管件、是否超大件等生产参数信息。PLC上传工控机记录每个酸洗池生产编号，酸洗开始结束时间，酸洗时长；酸池浓度【酸洗过程多次读取，记录曲线数据】助镀开始结束时间，助镀时长；助镀液浓度【助镀过程多次读取，记录曲线数据】，离开工位PLC读取到挂具离开，记录离开工位时间。

转运坑工作站【PLC4】：PLC读取到位的挂具ID，上传至OPC服务器。并通过OPC向工控机发送数据请求。工控机通过OPC服务器循环读取PLC4事件状态及数据，工控机下发给PLC生产编号，是否管件、是否超大件等生产参数信息。工控机通过OPC实时采集PLC记录的挂具所在转运区信息。离开工位PLC读取到挂具离开信息，记录离开工位时间。

环轨区工作站【PLC5】：PLC读取到位的挂具ID，并PLC向工控机发送数据请求。工控机下发给PLC生产编号，是否管件，是否超大件等生产参数信息。获取实际镀锌时间长短及起止时间，镀锌后重量，从镀锌炉获取此时温度。及计算锌耗。镀锌后通过网络相机拍摄成品照片，获取在水洗区间，获取在钝化区间，获取完成，卸料离开工位，记录离开工位时间，完成生产，数据保存至数据库，刷新生产队列。

3.4 电子看板显示

系统可显示生产异常处理，如报警、人工下线等异常流程。在生产数据基础上，可以进行各类生产统计查询，生成生产排序图，用于生产过程分析、历史记录查看、生产效率、生产质量、设备运行状态等各类汇总统计。车间装设3个大电视机，进行生产数据电子看板显示。每个电视机用一个迷你计算机驱动，从数据库中实时刷新数据。电子看板可显示实时数据、生产数据以及统计数据，根据现场需要灵活切换。信息丰富，界面美观，达到生产数据实时显示和流水线形象展示功能。

4 系统对生产线的改进成效

原有镀锌生产线采用多个PLC分块控制，各PLC站点能独立完成各部分生产过程控制。

现有系统难以实现柔性生产，工艺参数等需要在触摸屏上人工设定，生产过程参数无法实时采集，无法形成完整的生产过程数据记录，需要在PLC上级架设数据采集中心，以生产订单ID为生产标识的生产参数全过程信息共享和记录，实现生产过程参数实施显示、信息表存储，以及在生产数据基础上实现各类生产统计查询等。

在现有镀锌生产线基础上，增设电子标签识别系统，以电子标签RFID来进行加工物料标识，在生产线各信息点布置规格适当的电子标签读写器，实现生产订单ID的可靠采集，并以此ID为索引，工控机与PLC进行信息交互，读取存储各类生产数据。增设工控机作为数据采集中心，进料前操作员人工录入生产订单、及规格型号，客户名称和加工参数等信息，生成电子标签并放置到流转框架上，作为生产过程的识别标志。生产过程中，挂具上设置电子标签，各PLC实施采集电子标签，并通过西门子OPC与工控机实时交互，由工控机将生产订单号与挂具ID进行关联管理，与各PLC通信进行信息交互，设置生产参数如铁锈度等，与现场所有PLC通信，读取各生产环节输出过程参数，如温度、炉压等，生成实时表，包含（酸碱度，炉压等信息）等实时信息；生成信息存储表，记录各批次加工件在各工序的关键信息。在生产数据基础上，可以进行各类生产统计查询，生成生产排序图，用于生产过程分析、历史记录查看、生产效率、生产质量、设备运行状态等各类汇总统计。在进料入库及下料口增加摄像机，根据PLC上传的IO信号触发拍照，采集进入图片及成品图片，保存到数据库中供查询存档。每个挂具安装挂具ID的电子标签，用于生产流转过程中识别，PLC交互上传。PLC每个时间发生事件，都需要记录发生时间、事件、及参数、曲线类信息记录数据曲线，方式采用类似IEC62056曲线类事件（发生时间、结束时间、事件参数、数据曲线）。