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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

● 該公司層壓生産過程主要面臨如下問題:

● 目前壓機下發參數采取手動輸入編碼和查詢配方的方式,影響效率,同時難以保證准確性;

● 壓機生産數據缺乏一個集中監視的系統;

● 壓機的重要報警不能及時通知到相關負責員工;

● 壓機的生産管理缺乏一個自動統計分析OEE數據的系統。

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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:

● 采集各壓機數據,包括壓力、溫度、真空度、運行時間等,並可在各壓機現場工控機及中心端集中監控;

● 掃描Barcode至系統,系統可自動于數據庫中匹配出對應的配方,並下發至PLC,另可匹配出對應尺寸、型號、客戶、結構、TG、底銅厚度、外層銅厚等信息用于生産記錄;

● 可實現壓機設備報警內容的郵件推送功能

● 實現對生産過程數據的實時監控管理,並可按型號、配方號、尺寸、客戶等進行曆史生産數據的查詢、統計;

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:采集以及展示軟件,可制作絢麗的展示畫面以及實現多樣化的功能;

● KingHistorian:工業曆史數據庫,存儲大量的過程數據,在采集、存儲、檢索方面具有強大的性能,它是深層分析與統計的數據基礎。通過使用以上軟件,實現了具體的功能。

1,壓機參數實時監測與下載

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上圖爲工控機上KingSCADA的畫面,形象展示了ABCD壓機的每一層的溫度,以及當前使用的配方號、配方進行到第幾步、壓力、真空度等實時參數。側邊欄倒數第二個圖標用于用戶登錄。用戶登錄後,通過掃描Barcode將號碼掃入至型號右邊的文本框中,觸發系統在本機KingHistorian數據庫中尋找匹配對應的配方。

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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:

● 對于參數的記錄,系統上直接可以實現導入及導出的功能;

● 系統記錄實際參數錯誤率爲0,實際生産的參數下發的准確性並使生産增加了便利;

● 減少了因人爲因素造成的生産損失,一定程度上提高了壓機設備的使用率,提高了生産效率;

● 使層壓生産數據透明化、可視化,生産管理人員通過該系統可以更好地把控層壓生産過程;

● 使壓層工序管理人員可以更爲方便地在線把控每日的生産活動,從而使生産制造活動達到可知、可控的管理需求。