一、項(xiàng)目背景

在當(dāng)今制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中，企業(yè)必須要做好質(zhì)量管理，通過(guò)優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中體現(xiàn)出自身產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)和規(guī)范的生產(chǎn)管理能力，才能獲得更多優(yōu)質(zhì)客戶的青睞。某電子公司是專業(yè)生產(chǎn)PCB及相關(guān)電子產(chǎn)品的獨(dú)立港資企業(yè)，是華為PCB電路板的供應(yīng)商。該公司力求在保證PCB板高質(zhì)量的前提下，以最經(jīng)濟(jì)的投入實(shí)現(xiàn)按訂單要求完成生產(chǎn)任務(wù)。

公司工廠生產(chǎn)車間中，共有8組壓機(jī)用于完成層壓工序，每一組中有3-5臺(tái)壓機(jī)設(shè)備。原來(lái)的生產(chǎn)模式是：負(fù)責(zé)層壓生產(chǎn)的員工收到上一道工序的PCB板，根據(jù)板編碼在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中手動(dòng)尋找對(duì)應(yīng)的配方，然后將配方中的層壓生產(chǎn)參數(shù)手動(dòng)輸入至壓機(jī)PLC中，再啟動(dòng)壓機(jī)完成生產(chǎn)。如果設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，要人去通知相關(guān)人員，不能及時(shí)維修。在生產(chǎn)過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)人根據(jù)工序板需要手動(dòng)輸入及查找的步驟，每個(gè)參數(shù)都是不同的，會(huì)導(dǎo)致人工錄入經(jīng)常出錯(cuò)，難以保證下發(fā)參數(shù)的準(zhǔn)確性，使得生產(chǎn)模式效率較低。

二、存在問(wèn)題

● 該公司層壓生產(chǎn)過(guò)程主要面臨如下問(wèn)題：

● 目前壓機(jī)下發(fā)參數(shù)采取手動(dòng)輸入編碼和查詢配方的方式，影響效率，同時(shí)難以保證準(zhǔn)確性；

● 壓機(jī)生產(chǎn)數(shù)據(jù)缺乏一個(gè)集中監(jiān)視的系統(tǒng)；

● 壓機(jī)的重要報(bào)警不能及時(shí)通知到相關(guān)負(fù)責(zé)員工；

● 壓機(jī)的生產(chǎn)管理缺乏一個(gè)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析OEE數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。

三、項(xiàng)目目標(biāo)

壓機(jī)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)主要目標(biāo)為實(shí)現(xiàn)由系統(tǒng)代替人工進(jìn)行型號(hào)輸入、配方號(hào)匹配及配方參數(shù)下發(fā)至PLC的工作，同時(shí)對(duì)壓機(jī)生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中監(jiān)控。

具體目標(biāo)如下：

● 采集各壓機(jī)數(shù)據(jù)，包括壓力、溫度、真空度、運(yùn)行時(shí)間等，并可在各壓機(jī)現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)及中心端集中監(jiān)控；

● 掃描Barcode至系統(tǒng)，系統(tǒng)可自動(dòng)于數(shù)據(jù)庫(kù)中匹配出對(duì)應(yīng)的配方，并下發(fā)至PLC，另可匹配出對(duì)應(yīng)尺寸、型號(hào)、客戶、結(jié)構(gòu)、TG、底銅厚度、外層銅厚等信息用于生產(chǎn)記錄；

● 可實(shí)現(xiàn)壓機(jī)設(shè)備報(bào)警內(nèi)容的郵件推送功能；

● 實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控管理，并可按型號(hào)、配方號(hào)、尺寸、客戶等進(jìn)行歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計(jì)；

● 實(shí)現(xiàn)對(duì)壓機(jī)設(shè)備實(shí)時(shí)報(bào)警的監(jiān)視，并實(shí)現(xiàn)郵件推送通知相關(guān)負(fù)責(zé)人員。

四、解決方案

如下圖所示為該工廠層壓工序壓機(jī)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的總體方案框圖。本次項(xiàng)目涵蓋工廠層壓車間5臺(tái)壓機(jī)。每臺(tái)壓機(jī)現(xiàn)場(chǎng)分別配備了工控PC機(jī)，在工控PC機(jī)上安裝有RSLinx軟件，通過(guò)串口RS232線與壓機(jī)PLC通訊。

在每臺(tái)工控機(jī)上安裝IOServer、KingSCADA、KingHistorian。IOServer通過(guò)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(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及查詢歷史數(shù)據(jù)。

工控機(jī)上KingSCADA通過(guò)OLEDB接口與本機(jī)KingHistorian連接，可對(duì)KingHistorian中的配方進(jìn)行新增或查詢操作。

中心端的PC機(jī)上安裝有KingSCADA，也可以用于實(shí)現(xiàn)壓機(jī)設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)一覽、報(bào)警管理、壓機(jī)設(shè)定調(diào)整、工單管理、稼動(dòng)率分析、配方管理、溫度曲線查詢、參數(shù)下載記錄查詢等功能（如圖4所示）。另外中心端根據(jù)客戶需求設(shè)置了報(bào)警郵件推送的功能。

五、功能介紹

本系統(tǒng)使用到的軟件：

● KingIOServer：高速采集工具，具備高速采集上傳及下發(fā)數(shù)據(jù)傳輸工具；

● KingSCADA：采集以及展示軟件，可制作絢麗的展示畫(huà)面以及實(shí)現(xiàn)多樣化的功能；

● KingHistorian：工業(yè)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)大量的過(guò)程數(shù)據(jù)，在采集、存儲(chǔ)、檢索方面具有強(qiáng)大的性能，它是深層分析與統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。通過(guò)使用以上軟件，實(shí)現(xiàn)了具體的功能。

1，壓機(jī)參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與下載

上圖為工控機(jī)上KingSCADA的畫(huà)面，形象展示了ABCD壓機(jī)的每一層的溫度，以及當(dāng)前使用的配方號(hào)、配方進(jìn)行到第幾步、壓力、真空度等實(shí)時(shí)參數(shù)。側(cè)邊欄倒數(shù)第二個(gè)圖標(biāo)用于用戶登錄。用戶登錄后，通過(guò)掃描Barcode將號(hào)碼掃入至型號(hào)右邊的文本框中，觸發(fā)系統(tǒng)在本機(jī)KingHistorian數(shù)據(jù)庫(kù)中尋找匹配對(duì)應(yīng)的配方。

上圖對(duì)D機(jī)進(jìn)行參數(shù)下載，首先掃描第一塊板的條形碼，系統(tǒng)判斷此板可放在D機(jī)熱壓，則將配方參數(shù)顯示在畫(huà)面相應(yīng)位置；此時(shí)可繼續(xù)掃碼，若匹配到相同配方的PCB板，則可一同疊壓，因此一次生產(chǎn)可同時(shí)疊放多塊PCB板(系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)邏輯判斷此次掃碼的板是否允許參與疊壓，允許的話會(huì)在下拉框中顯示條碼號(hào)并打√，邏輯判斷不允許疊壓則打×)。整個(gè)掃碼下發(fā)參數(shù)的邏輯可整理為下圖所示：

2，配方管理

為壓機(jī)配方管理功能畫(huà)面，可通過(guò)右邊側(cè)邊欄切換A、B、C、D機(jī)以分別管理相應(yīng)壓機(jī)的配方。在本系統(tǒng)中，使用KingHistorian(工業(yè)庫(kù))作為存儲(chǔ)PCB板層壓生產(chǎn)配方的數(shù)據(jù)庫(kù)。可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)入配方（導(dǎo)入配方包括自動(dòng)導(dǎo)入和人工導(dǎo)入）、導(dǎo)出配方、保存配方、查詢配方、刪除配方的功能。

本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)壓機(jī)的參數(shù)下載記錄進(jìn)行查詢。如圖9所示，該界面可支持按時(shí)間段進(jìn)行進(jìn)行下載記錄查詢，也支持按單日查詢。

3，報(bào)警管理

如下圖所示，點(diǎn)擊頁(yè)腳中的“報(bào)警管理”與右方側(cè)邊欄中的D機(jī)，可進(jìn)入該號(hào)壓機(jī)D機(jī)設(shè)備的報(bào)警管理界面。此界面有一個(gè)報(bào)警窗口，顯示報(bào)警的起始日期時(shí)間、發(fā)生報(bào)警的參數(shù)、報(bào)警時(shí)該參數(shù)的值、報(bào)警限值以及報(bào)警文本等信息。可通過(guò)界面中的按鈕在實(shí)時(shí)報(bào)警和報(bào)警查詢之間進(jìn)行切換。

4，壓機(jī)調(diào)整設(shè)定

在壓機(jī)的調(diào)整設(shè)定界面圖中，可對(duì)壓機(jī)真空度、接觸壓力的值進(jìn)行在線設(shè)定，可觀察各感溫線的使用狀態(tài)，在層壓生產(chǎn)過(guò)程中可監(jiān)測(cè)到當(dāng)前進(jìn)行的步驟、生產(chǎn)累計(jì)的時(shí)間以及其它各參數(shù)的值。另外，根據(jù)工廠對(duì)層壓生產(chǎn)的要求，需要有進(jìn)行層壓跳步、復(fù)位、暫停和繼續(xù)的功能。

六、項(xiàng)目總結(jié)

如今自動(dòng)化行業(yè)傾向于小批量、多品種、個(gè)性化的生產(chǎn)特點(diǎn)?？蛻粼黾恿藟簷C(jī)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了以下功能：

● 對(duì)于參數(shù)的記錄，系統(tǒng)上直接可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)入及導(dǎo)出的功能；

● 系統(tǒng)記錄實(shí)際參數(shù)錯(cuò)誤率為0，實(shí)際生產(chǎn)的參數(shù)下發(fā)的準(zhǔn)確性并使生產(chǎn)增加了便利；

● 減少了因人為因素造成的生產(chǎn)損失，一定程度上提高了壓機(jī)設(shè)備的使用率，提高了生產(chǎn)效率；

● 使層壓生產(chǎn)數(shù)據(jù)透明化、可視化，生產(chǎn)管理人員通過(guò)該系統(tǒng)可以更好地把控層壓生產(chǎn)過(guò)程；

● 使壓層工序管理人員可以更為方便地在線把控每日的生產(chǎn)活動(dòng)，從而使生產(chǎn)制造活動(dòng)達(dá)到可知、可控的管理需求。