解决真空退火炉工艺参数与MES系统数据传输问题的措施分析

2021-12-29宋天林

科学与信息化 2021年9期

宋天林

新疆众和股份有限公司新疆乌鲁木齐 830013

引言

随着科学技术的发展、微型计算机的推动以及工业4.0推出，工艺数据的采集和检测已成为提高产品质量、检测设备状态的重要手段。企业对设备自动化水平要求不断提高，以代替传统的人工操作，相对新设备而言，旧设备自动化改造出现各种各样的问题。

铝箔公司现有真空退火炉几十台，每台退火炉的炉内温度、物料温度、炉内压力、炉内真空度、电流大小和设备状态等工艺参数的采集、预测与分析是我公司需首要解决的问题。为解决此问题，将参数一并上传至MES系统，实现参数自动化控制。但由于现有设备多样化，不同功能仪表输出的数据类型也不相同，有模拟量、数字量，还有没有输出功能的仪表，对设备的升级形成了不小的阻碍。

1 工程概况

1.1 MES系统介绍

MES系统即制造企业生产过程执行系统，是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统。MES提供包括生产数据管理、计划排程管理、生产调度管理等底层数据集成分析、上层数据集成分解等管理模块，为企业打造一个扎实、可靠、全面、可行的制造协同管理平台[1]。

1.2 现场情况介绍

真空退火炉是很常见的退火设备。每台设备的许多工艺（设备）参数都需要记录，以保证产品的合格率。以往这些设备参数都由操作工定时记录，难免遗漏或者缺失，造成整个生产过程不可追溯。如果将这些数据上传至MES系统就可以避免数据的遗漏，错误等问题。同时提高数据准确性、提高产品质量稳定性、降低操作工劳动强度。

2 基本原理

需要上传的工艺（设备）参数有电流，真空度，炉内压力，控温温度，物料温度及设备状态。每台真空退火炉的仪表输出的类型也不相同，甚至也有没输出功能的仪表。每个参数对应的仪表输出有3路电流（输出0～20mA），1路真空度（接口RS232），1路炉内压力（输出4～20mA），4路控温温度（输出0～5V），4路物料温度（无输出）。

为了方便采集这些数据，本文采用以工业微型计算机为数据处理中心，RS485总线通信方式获取个仪表数据，工业微型计算机在通过TCP/IP协议传输到MES系统[2]。

3 解决方案

3.1 基于RS485的Modbus通信设计

Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络和其他设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。该协议可以使不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。

在Modbus网络上通信时，协议规定每个控制器需分配唯一的通信地址。通过该协议主设备可单独和从设备通信，也能以广播方式和所有从设备通信。Modbus协议通信协议格式：设备（或广播）地址、功能代码、所有要发送的数据、一错误检测域。

3.2 模拟量转RS485设计

炉内压力和电流为电流型模拟量，控温温度为电压型模拟量。DAM3059模块只能采集电流型模拟量或者电压行模拟量，通过在控温表输出串入250欧姆精密电阻，使其型号转化为0-20mA电流型模拟量。

3.3 物料温度及开关量输入设计

测量炉内物料温度是保证产品质量的重要检测手段。本文采用DAM3037采集模块，最多可以8路温度数据，同时支持多种热电偶类型。采用DAM3029D采集模块采集开关量信号。满足退火炉物料温度和开关量信号采集功能，同时具备RS485通信功能[3]。

4 工业组态设计

Visual Basic是一种由微软公司开发的结构化的、模块化的、面向对象的、包含协助开发环境的事件驱动为机制的可视化程序设计语言。它源自于BASIC编程语言。VB拥有图形用户界面（GUI）和快速应用程序开发（RAD）系统，可以轻易使用DAO、RDO、ADO连接数据库，轻松的创建Active X控件，也可以轻松使用VB提供的组件快速建立一个应用程序。