MES系統在鍍鋅生產線上的應用

劉淑賢

（宿遷明大信息科技有限公司，江蘇 宿遷 223000）

1 系統概述

鍍鋅生產線信息化系統在現有鍍鋅生產線基礎上，通過RIFD電子標簽技術，通過增加上位機，通過OPC技術與各工作站交互，實現生鍍鋅過程數據實時采集與控制，工控機采集并記錄生產過程數據，實現鍍鋅過程信息化。可用于生產過程追溯及電子看板展示。引入RFID電子標簽標示掛具，生產過程中通過掛具ID來識別加工件信息，增加工控機實現生產信息錄入，增加數據庫服務器，保存及提取基礎生產信息，響應各工作站數據請求，增加OPC服務器，實現工控機與各PLC數據交互，實時性高，易于系統調試及后續擴展，增加網絡攝像機，實現上料及下料工位拍照功能，將照片保存到數據庫中，并與生產編號關聯，方便檢索。工控機可人工錄入生產信息，或導入生產編號、客戶、加工材料重量等相關基礎信息及加工要求，保存至數據庫中，生產過程中根據各工作站請求，下發至工作站相關生產參數，驅動生產過程，采集生產過程數據。在監控中心顯示各工位采集的實時生產數據，生成生產報表，深度挖掘生產記錄，進行各類匯總統計，實現歷史數據查看及電子看板展示。

2 系統組成

鍍鋅生產線信息化系統有硬件部分和軟件部分。硬件部分包含RFTID電子標簽系統、PLC系統、OPC服務器、攝像機等，軟件部分包含生產線工控系統、生產數據查詢統計、基礎數據管理、電子看板顯示等。

3 系統功能描述

3.1 基礎信息錄入

新掛具到位后：上料工控機讀取當前掛具編號，并錄入生產編號及相關生產信息，包括但不限于生產編號、客戶名稱、材料名稱、材料數量、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信號及當前掛具信息，工控機采集到該信號后驅動相機拍攝工件進入圖片，將圖片與掛具編號及生產單號關聯。系統確認錄入信息完整后保存并放行，鎖定當前掛具及生產編號。若信息不完整則報警提示。系統可以提供與進廠區過磅處或生產廠家ERP、MES等系統接口，直接調取訂單編號及其客戶名稱等加工信息、生產工藝參數等。

3.2 工控機工位【OPC Server 】【data Server】

OPC Server 安裝在工控機上，作為工控機與各PLC數據交換的中介。工控機安裝sqlserver數據庫，保存生產客戶信息、過程數據及歷史記錄。系統與各工作站OPC數據交互，實時生產過程控制及數據采集。PLC讀取各掛具的電子標簽，通過OPC將最新讀取的掛具編號轉發給工控機。工控機根據掛具編號，從數據庫中檢索相關參數，下發至相應PLC，驅動生產。工控機根據PLC上傳的信號，驅動上料及下料處相機，拍照保存到數據庫，并與生產編號關聯。

3.3 PLC工位

OP軌道車轉運工作站【PLC1】：PLC讀取到位的掛具ID，上傳至OPC服務器。并通過OPC向工控機發送數據請求。工控機通過OPC服務器循環讀取PLC1事件狀態及數據，獲取該IO信號后，根據該IO含義讀取/設置所需的生產參數，同時將讀取標志置1，離開工位PLC讀取到掛具離開，記錄離開工位時間。酸洗進料出料工作站【PLC2】【PLC3】：該工位有10個酸洗池，由PLC記錄掛具分配所在的酸洗池編號。PLC讀取到位掛具ID，上傳至OPC服務器。并通過OPC向工控機發送數據請求。工控機通過OPC服務器循環讀取PLC2事件狀態及數據。工控機下發給PLC生產編號、銹蝕度、油污程度，是否脫鋅、是否管件、是否超大件等生產參數信息。PLC上傳工控機記錄每個酸洗池生產編號，酸洗開始結束時間，酸洗時長；酸池濃度【酸洗過程多次讀取，記錄曲線數據】助鍍開始結束時間，助鍍時長；助鍍液濃度【助鍍過程多次讀取，記錄曲線數據】，離開工位PLC讀取到掛具離開，記錄離開工位時間。

轉運坑工作站【PLC4】：PLC讀取到位的掛具ID，上傳至OPC服務器。并通過OPC向工控機發送數據請求。工控機通過OPC服務器循環讀取PLC4事件狀態及數據，工控機下發給PLC生產編號，是否管件、是否超大件等生產參數信息。工控機通過OPC實時采集PLC記錄的掛具所在轉運區信息。離開工位PLC讀取到掛具離開信息，記錄離開工位時間。

環軌區工作站【PLC5】：PLC讀取到位的掛具ID，并PLC向工控機發送數據請求。工控機下發給PLC生產編號，是否管件，是否超大件等生產參數信息。獲取實際鍍鋅時間長短及起止時間，鍍鋅后重量，從鍍鋅爐獲取此時溫度。及計算鋅耗。鍍鋅后通過網絡相機拍攝成品照片，獲取在水洗區間，獲取在鈍化區間，獲取完成，卸料離開工位，記錄離開工位時間，完成生產，數據保存至數據庫，刷新生產隊列。

3.4 電子看板顯示

系統可顯示生產異常處理，如報警、人工下線等異常流程。在生產數據基礎上，可以進行各類生產統計查詢，生成生產排序圖，用于生產過程分析、歷史記錄查看、生產效率、生產質量、設備運行狀態等各類匯總統計。車間裝設3個大電視機，進行生產數據電子看板顯示。每個電視機用一個迷你計算機驅動，從數據庫中實時刷新數據。電子看板可顯示實時數據、生產數據以及統計數據，根據現場需要靈活切換。信息豐富，界面美觀，達到生產數據實時顯示和流水線形象展示功能。

4 系統對生產線的改進成效

原有鍍鋅生產線采用多個PLC分塊控制，各PLC站點能獨立完成各部分生產過程控制。

現有系統難以實現柔性生產，工藝參數等需要在觸摸屏上人工設定，生產過程參數無法實時采集，無法形成完整的生產過程數據記錄，需要在PLC上級架設數據采集中心，以生產訂單ID為生產標識的生產參數全過程信息共享和記錄，實現生產過程參數實施顯示、信息表存儲，以及在生產數據基礎上實現各類生產統計查詢等。

在現有鍍鋅生產線基礎上，增設電子標簽識別系統，以電子標簽RFID來進行加工物料標識，在生產線各信息點布置規格適當的電子標簽讀寫器，實現生產訂單ID的可靠采集，并以此ID為索引，工控機與PLC進行信息交互，讀取存儲各類生產數據。增設工控機作為數據采集中心，進料前操作員人工錄入生產訂單、及規格型號，客戶名稱和加工參數等信息，生成電子標簽并放置到流轉框架上，作為生產過程的識別標志。生產過程中，掛具上設置電子標簽，各PLC實施采集電子標簽，并通過西門子OPC與工控機實時交互，由工控機將生產訂單號與掛具ID進行關聯管理，與各PLC通信進行信息交互，設置生產參數如鐵銹度等，與現場所有PLC通信，讀取各生產環節輸出過程參數，如溫度、爐壓等，生成實時表，包含（酸堿度，爐壓等信息）等實時信息；生成信息存儲表，記錄各批次加工件在各工序的關鍵信息。在生產數據基礎上，可以進行各類生產統計查詢，生成生產排序圖，用于生產過程分析、歷史記錄查看、生產效率、生產質量、設備運行狀態等各類匯總統計。在進料入庫及下料口增加攝像機，根據PLC上傳的IO信號觸發拍照，采集進入圖片及成品圖片，保存到數據庫中供查詢存檔。每個掛具安裝掛具ID的電子標簽，用于生產流轉過程中識別，PLC交互上傳。PLC每個時間發生事件，都需要記錄發生時間、事件、及參數、曲線類信息記錄數據曲線，方式采用類似IEC62056曲線類事件（發生時間、結束時間、事件參數、數據曲線）。

5 結語

鍍鋅生產線MES系統實現了鍍鋅生產線的信息化管理，過程信息直觀、動態顯示、信息在生產過程中得到及時利用和處理，信息可以在生產過程的各個環節實現共享，生產過程管控得以快速評價，快速改善，大大提高生產效率。