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智能工廠建設之壓機設備可視化和生産質量管控案例

一、項目背景

在當今制造業的競爭環境中,企業必須要做好質量管理,通過優質的産品在市場競爭中體現出自身産品的優勢和規範的生産管理能力,才能獲得更多優質客戶的青睐。某電子公司是專業生産PCB及相關電子産品的獨立港資企業,是華爲PCB電路板的供應商。該公司力求在保證PCB板高質量的前提下,以最經濟的投入實現按訂單要求完成生産任務。

公司工廠生産車間中,共有8組壓機用于完成層壓工序,每一組中有3-5台壓機設備。原來的生産模式是:負責層壓生産的員工收到上一道工序的PCB板,根據板編碼在系統數據庫中手動尋找對應的配方,然後將配方中的層壓生産參數手動輸入至壓機PLC中,再啓動壓機完成生産。如果設備出現問題,要人去通知相關人員,不能及時維修。在生産過程中,現場人根據工序板需要手動輸入及查找的步驟,每個參數都是不同的,會導致人工錄入經常出錯,難以保證下發參數的准確性,使得生産模式效率較低。

二、存在問題

● 该公司层压生产过程主要面临如下问题:

● 目前压机下发参数采取手动输入编码和查询配方的方式,影响效率,同时难以保证准确性;

● 压机生产数据缺乏一个集中监视的系统;

● 压机的重要报警不能及时通知到相关负责员工;

● 压机的生产管理缺乏一个自动统计分析OEE数据的系统。

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三、項目目標

壓機自動化監控系統主要目標爲實現由系統代替人工進行型號輸入、配方號匹配及配方參數下發至PLC的工作,同時對壓機生産中的數據進行集中監控。

具體目標如下:

● 采集各压机数据,包括压力、温度、真空度、运行时间等,并可在各压机现场工控机及中心端集中监控;

● 扫描Barcode至系统,系统可自动于数据库中匹配出对应的配方,并下发至PLC,另可匹配出对应尺寸、型号、客户、结构、TG、底铜厚度、外层铜厚等信息用于生产记录;

● 可实现压机设备报警内容的邮件推送功能

● 实现对生产过程数据的实时监控管理,并可按型号、配方号、尺寸、客户等进行历史生产数据的查询、统计;

實現對壓機設備實時報警的監視,並實現郵件推送通知相關負責人員。

四、解決方案

如下圖所示爲該工廠層壓工序壓機自動化監控系統的總體方案框圖。本次項目涵蓋工廠層壓車間5台壓機。每台壓機現場分別配備了工控PC機,在工控PC機上安裝有RSLinx軟件,通過串口RS232線與壓機PLC通訊。

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在每台工控機上安裝IOServer、KingSCADA、KingHistorian。IOServer通過OPC方式與本地的RSLinx軟件通訊,用于中心端的KingSCADA客戶端展示壓機實時數據及查詢曆史數據。

工控機上KingSCADA通過OLEDB接口與本機KingHistorian連接,可對KingHistorian中的配方進行新增或查詢操作。

中心端的PC機上安裝有KingSCADA,也可以用于實現壓機設備實時數據一覽、報警管理、壓機設定調整、工單管理、稼動率分析、配方管理、溫度曲線查詢、參數下載記錄查詢等功能(如圖4所示)。另外中心端根據客戶需求設置了報警郵件推送的功能。

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五、功能介紹

本系統使用到的軟件:

●    KingIOServer:高速采集工具,具備高速采集上傳及下發數據傳輸工具;

●    KingSCADA:采集以及展示软件,可制作绚丽的展示画面以及实现多样化的功能;

● KingHistorian:工业历史数据库,存储大量的过程数据,在采集、存储、检索方面具有强大的性能,它是深层分析与统计的数据基础。通过使用以上软件,实现了具体的功能。

1,壓機參數實時監測與下載

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上图为工控机上KingSCADA的画面,形象展示了ABCD压机的每一层的温度,以及当前使用的配方号、配方进行到第几步、压力、真空度等实时参数。侧边栏倒数第二个图标用于用户登錄。用户登錄后,通过扫描Barcode将号码扫入至型号右边的文本框中,触发系统在本机KingHistorian数据库中寻找匹配对应的配方。

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上圖對D機進行參數下載,首先掃描第一塊板的條形碼,系統判斷此板可放在D機熱壓,則將配方參數顯示在畫面相應位置;此時可繼續掃碼,若匹配到相同配方的PCB板,則可一同疊壓,因此一次生産可同時疊放多塊PCB板(系統會自動邏輯判斷此次掃碼的板是否允許參與疊壓,允許的話會在下拉框中顯示條碼號並打√,邏輯判斷不允許疊壓則打×)。整個掃碼下發參數的邏輯可整理爲下圖所示:

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2,配方管理

爲壓機配方管理功能畫面,可通過右邊側邊欄切換A、B、C、D機以分別管理相應壓機的配方。在本系統中,使用KingHistorian(工業庫)作爲存儲PCB板層壓生産配方的數據庫。可以實現導入配方(導入配方包括自動導入和人工導入)、導出配方、保存配方、查詢配方、刪除配方的功能。

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本系統可實現對壓機的參數下載記錄進行查詢。如圖9所示,該界面可支持按時間段進行進行下載記錄查詢,也支持按單日查詢。

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3,報警管理

如下圖所示,點擊頁腳中的“報警管理”與右方側邊欄中的D機,可進入該號壓機D機設備的報警管理界面。此界面有一個報警窗口,顯示報警的起始日期時間、發生報警的參數、報警時該參數的值、報警限值以及報警文本等信息。可通過界面中的按鈕在實時報警和報警查詢之間進行切換。

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4,壓機調整設定

在壓機的調整設定界面圖中,可對壓機真空度、接觸壓力的值進行在線設定,可觀察各感溫線的使用狀態,在層壓生産過程中可監測到當前進行的步驟、生産累計的時間以及其它各參數的值。另外,根據工廠對層壓生産的要求,需要有進行層壓跳步、複位、暫停和繼續的功能。

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六、項目總結

如今自動化行業傾向于小批量、多品種、個性化的生産特點。客戶增加了壓機自動化監控系統,實現了以下功能:

● 对于参数的记录,系统上直接可以实现导入及导出的功能;

● 系统记录实际参数错误率为0,实际生产的参数下发的准确性并使生产增加了便利;

● 减少了因人为因素造成的生产损失,一定程度上提高了压机设备的使用率,提高了生产效率;

● 使层压生产数据透明化、可视化,生产管理人员通过该系统可以更好地把控层压生产过程;

● 使压层工序管理人员可以更为方便地在线把控每日的生产活动,从而使生产制造活动达到可知、可控的管理需求。