WinCC腳本系統(tǒng)在MES系統(tǒng)中的應(yīng)用

楊　洋，葉愛(ài)萍，王之恒，范　維YANG Yang，　YE Ai-ping，　WANG Zhi-heng，　FAN Wei（北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所，北京 100120）

WinCC腳本系統(tǒng)在MES系統(tǒng)中的應(yīng)用

楊洋，葉愛(ài)萍，王之恒，范維
YANG Yang，YE Ai-ping，WANG Zhi-heng，F(xiàn)AN Wei
（北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所，北京 100120）

以某汽車裝配線為例，介紹WinCC腳本系統(tǒng)如何協(xié)助MES系統(tǒng)管理車間生產(chǎn)，為輕量化開(kāi)發(fā)和部署MES系統(tǒng)提供一種解決方案。通過(guò)該方案，能夠快速、簡(jiǎn)便地和MES系統(tǒng)進(jìn)行集成。

WinCC；腳本；MES

0　引言

在某汽車廠的前后懸架總成裝配線實(shí)施過(guò)程中需要和該廠自行開(kāi)發(fā)的MES系統(tǒng)進(jìn)行集成，而裝配線已配有基于WinCC開(kāi)發(fā)的二級(jí)系統(tǒng)。為此依托WinCC腳本系統(tǒng)提出了一套集成方案，針對(duì)MES系統(tǒng)所需功能選擇性開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了二者的快速集成。

1　系統(tǒng)規(guī)劃

WinCC提供了兩種腳本：ANSI-C和VBScript［1］。WinCC可以通過(guò)使用函數(shù)和動(dòng)作使WinCC項(xiàng)目中的過(guò)程動(dòng)態(tài)化［1］。ANSI-C和VBScript都可以集成到圖形編輯器運(yùn)行系統(tǒng)和全局腳本運(yùn)行系統(tǒng)中。由于全局腳本過(guò)多會(huì)降低WinCC的響應(yīng)速度，以及VBScript開(kāi)發(fā)速度快、便于調(diào)試，因此采用VBScript動(dòng)作實(shí)現(xiàn)集成。

針對(duì)MES系統(tǒng)需要的計(jì)劃下發(fā)及數(shù)據(jù)上傳兩項(xiàng)要求，本方案提供計(jì)劃讀取、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)追溯四項(xiàng)功能。其中，計(jì)劃讀取能夠自動(dòng)/手動(dòng)讀取計(jì)劃，最大限度的保證生產(chǎn)；數(shù)據(jù)記錄通過(guò)合理設(shè)計(jì)記錄方式、優(yōu)化記錄流程提供簡(jiǎn)便高效的記錄方案；數(shù)據(jù)發(fā)送功能在裝配完成自動(dòng)將生產(chǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送到MES中間數(shù)據(jù)庫(kù)；數(shù)據(jù)追溯提供本地/遠(yuǎn)程追溯功能，既能在WinCC服務(wù)器查看所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)，也能在MES系統(tǒng)內(nèi)查看定制的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

二級(jí)系統(tǒng)和MES系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互采用中間數(shù)據(jù)庫(kù)方式，和全廠的MES數(shù)據(jù)交互接口保持一致，降低了該廠MES系統(tǒng)開(kāi)發(fā)難度。

2　功能實(shí)現(xiàn)

所有功能通過(guò)I/O域輸出值更改的VBScript動(dòng)作實(shí)現(xiàn)，PLC通過(guò)該I/O連接的變量觸發(fā)相關(guān)功能；所有動(dòng)作均存放在WinCC啟動(dòng)畫(huà)面，保證在運(yùn)行系統(tǒng)激活期間能夠隨時(shí)響應(yīng)；所有動(dòng)作均置于底層且隱藏，確保不會(huì)影響正常操作且不產(chǎn)生誤操作。

2.1計(jì)劃讀取

托盤進(jìn)入線體到達(dá)上線工位后自動(dòng)觸發(fā)WinCC讀取生產(chǎn)計(jì)劃腳本：若本地緩存的計(jì)劃列表中還有未執(zhí)行的計(jì)劃，則直接將下一個(gè)計(jì)劃寫(xiě)入PLC；若本地緩存的計(jì)劃列表沒(méi)有未執(zhí)行的計(jì)劃，根據(jù)下批自動(dòng)/手動(dòng)標(biāo)志位確定讀取中間數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)劃或讀取手動(dòng)錄入的計(jì)劃，并更新本地計(jì)劃緩存。

若車間需要緊急生產(chǎn)某個(gè)型號(hào)的車型而MES系統(tǒng)已將計(jì)劃下發(fā)無(wú)法更改，可以在WinCC輸入緊急計(jì)劃，在需要生產(chǎn)時(shí)單擊緊急計(jì)劃，此時(shí)WinCC將該計(jì)劃寫(xiě)入PLC。

針對(duì)生產(chǎn)時(shí)會(huì)有需要重新裝配的情況，可以通過(guò)重走計(jì)劃功能實(shí)現(xiàn)該功能。車間手動(dòng)生產(chǎn)時(shí)PLC無(wú)法觸發(fā)WinCC讀取計(jì)劃腳本，期間生產(chǎn)的計(jì)劃在恢復(fù)自動(dòng)生產(chǎn)后可以通過(guò)跳過(guò)計(jì)劃功能跳過(guò)已生產(chǎn)的計(jì)劃。生產(chǎn)計(jì)劃畫(huà)面如圖1所示。

圖1　生產(chǎn)計(jì)劃畫(huà)面

2.2數(shù)據(jù)記錄

對(duì)于裝配線而言，每種型號(hào)需要記錄的數(shù)據(jù)類型及數(shù)量各不相同。通過(guò)為每臺(tái)設(shè)備建立各自獨(dú)立的數(shù)據(jù)表存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并在各數(shù)據(jù)表建立總成ID或裝配時(shí)間的索引，可以使得數(shù)據(jù)庫(kù)減少空白字段，提高整體易維護(hù)性、擴(kuò)展性。

根據(jù)設(shè)備特點(diǎn)以及所記錄數(shù)據(jù)的實(shí)際需求編寫(xiě)相應(yīng)設(shè)備的數(shù)據(jù)記錄腳本。PLC程序在完成每項(xiàng)操作時(shí)給出完成信號(hào)，以此觸發(fā)WinCC對(duì)應(yīng)的腳本。為提高響應(yīng)速度、防范數(shù)據(jù)丟失，雖然該線設(shè)備可以劃分為幾類，數(shù)據(jù)記錄時(shí)仍按設(shè)備數(shù)量編寫(xiě)腳本；為降低開(kāi)發(fā)難度、提高后期程序維護(hù)性，參考C語(yǔ)言宏定義，在定義WinCC變量時(shí)采用“設(shè)備名+序號(hào)”方式，在腳本起始定義變量指示序號(hào)，腳本中使用WinCC變量時(shí)使用“&”將序號(hào)與變量名中其他固定字符相連接。以第3號(hào)電動(dòng)扳手的最終力矩為例，定義WinCC變量為ETool3. FinalAngle，在腳本起始定義“gun_num”變量并賦值為3，在腳本中使用該變量的格式為“"ETool" & gun_ num & ". FinalAngle"”。

2.3數(shù)據(jù)發(fā)送

總成裝配完畢，觸發(fā)發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)。根據(jù)總成ID在數(shù)據(jù)庫(kù)各個(gè)數(shù)據(jù)表中查詢MES需要的數(shù)據(jù)，組成SQL語(yǔ)句，填入SQL語(yǔ)句數(shù)組。連接MES中間數(shù)據(jù)庫(kù)，逐條執(zhí)行SQL語(yǔ)句數(shù)組中的語(yǔ)句，將數(shù)據(jù)發(fā)送到中間數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.4數(shù)據(jù)追溯

由于MES系統(tǒng)僅需要各總成的條碼信息，其他擰緊數(shù)據(jù)、檢測(cè)數(shù)據(jù)等需要存儲(chǔ)在本地WinCC服務(wù)器。在WinCC服務(wù)器提供分類查詢，可以同一時(shí)間集中查看產(chǎn)品的某一類信息。查詢時(shí)可以根據(jù)需要選擇按時(shí)間查詢、按總成查詢以及按零部件查詢?nèi)N。查詢結(jié)果可以導(dǎo)出到CSV文件中。遠(yuǎn)程追溯借助MES系統(tǒng)，在其系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行追溯。數(shù)據(jù)追溯如圖2所示。

圖2　數(shù)據(jù)追溯畫(huà)面

3　結(jié)論

WinCC腳本系統(tǒng)和MES集成后，加快了MES系統(tǒng)的部署進(jìn)度，降低了MES系統(tǒng)與車間PLC控制系統(tǒng)之間的維護(hù)復(fù)雜度，取得了較好效果。

［1］ 西門子（中國(guó)）有限公司自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán).深入淺出西門子WinCC V6（附光盤）［M］.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2004.

Application of winCC script system in MES

TP29

A

1009-0134（2016）06-0013-02

2016-04-20

楊洋（1987 -），女，河北衡水人，助理工程師，本科，研究方向制造業(yè)MS系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與部署。