專利名稱：一種工業(yè)生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)控制技術(shù)，特別是指一種工業(yè)生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，要獲得設(shè)備的工藝參數(shù)信息，需要工程師在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行計(jì)時(shí)統(tǒng)計(jì)， 或者是生產(chǎn)線工人/技術(shù)人員填寫表格，通過統(tǒng)計(jì)表格的方法獲得。如果要長(zhǎng)期持續(xù)性的統(tǒng)計(jì)工藝參數(shù)信息，就需要更改生產(chǎn)線的PLC程序。發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問題現(xiàn)有技術(shù)中獲取設(shè)備工藝參數(shù)信息的過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，這就造成無法實(shí)時(shí)監(jiān)控工藝參數(shù)信息，技術(shù)人員無法針對(duì)故障和質(zhì)量問題的預(yù)警及時(shí)采取措施，總是在發(fā)生故障和質(zhì)量問題之后才能夠找到問題的原因和解決方法，導(dǎo)致生產(chǎn)線的停機(jī)時(shí)間過長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是無法及時(shí)獲取設(shè)備的工藝參數(shù)信息，并且無法實(shí)時(shí)獲取工藝參數(shù)信息以對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控的缺陷。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種工業(yè)生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)，一種工業(yè)生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)，包括生產(chǎn)線服務(wù)器、至少兩個(gè)設(shè)備、至少兩個(gè)可編程邏輯控制器PLC ；所述設(shè)備之間通過工業(yè)接口連接形成生產(chǎn)線，每一個(gè)PLC對(duì)應(yīng)至少一個(gè)設(shè)備；將所有的所述PLC與生產(chǎn)線服務(wù)器連接，其中，可編程邏輯控制器PLC，用于控制及檢測(cè)對(duì)應(yīng)設(shè)備的檢測(cè)加工動(dòng)作，以及采集所述對(duì)應(yīng)設(shè)備的數(shù)據(jù)；生產(chǎn)線服務(wù)器，用于容置一監(jiān)控邏輯，在所述監(jiān)控邏輯中，在需要被監(jiān)控的PLC上執(zhí)行如下操作獲取PLC所檢測(cè)到的設(shè)備在加工或檢測(cè)一個(gè)產(chǎn)品的過程中所執(zhí)行的不同檢測(cè)加工動(dòng)作；預(yù)先選定至少一個(gè)檢測(cè)加工動(dòng)作，當(dāng)設(shè)備執(zhí)行該檢測(cè)加工動(dòng)作時(shí)，記錄PLC采集到的數(shù)據(jù)作為工藝參數(shù)信息，和/或根據(jù)所述PLC采集到的數(shù)據(jù)計(jì)算對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)信息。所述的監(jiān)控系統(tǒng)中，還包括傳感器，位于設(shè)備上，并對(duì)應(yīng)PLC上的一個(gè)輸入輸出點(diǎn)或者虛擬輸入輸出點(diǎn)，用于根據(jù)設(shè)備的檢測(cè)加工動(dòng)作產(chǎn)生時(shí)序。所述的監(jiān)控系統(tǒng)中，生產(chǎn)線服務(wù)器還包括工藝參數(shù)信息記錄單元，用于記錄設(shè)備加工或檢測(cè)一個(gè)產(chǎn)品的過程里所執(zhí)行的不同檢測(cè)加工動(dòng)作；所述預(yù)先選定的至少一個(gè)檢測(cè)加工動(dòng)作具體為設(shè)備的循環(huán)標(biāo)志動(dòng)作，將該循環(huán)標(biāo)志動(dòng)作作為本次循環(huán)結(jié)束時(shí)間與下次循環(huán)開始時(shí)間，能夠確定計(jì)算出一件產(chǎn)品的產(chǎn)品循環(huán)時(shí)間，所述產(chǎn)品循環(huán)時(shí)間是設(shè)備加工或檢測(cè)一個(gè)產(chǎn)品所需的時(shí)間間隔。所述的監(jiān)控系統(tǒng)中，所述工藝參數(shù)信息包括產(chǎn)品循環(huán)時(shí)間，設(shè)備停機(jī)時(shí)間，產(chǎn)量信息，廢品率，設(shè)備過程能力，和/或故障原因統(tǒng)計(jì)。所述的監(jiān)控系統(tǒng)中，還包括工藝參數(shù)信息計(jì)算單元，用于實(shí)現(xiàn)如下功能所述設(shè)備停機(jī)時(shí)間通過如下方式獲得當(dāng)產(chǎn)品循環(huán)時(shí)間大于產(chǎn)品目標(biāo)循環(huán)時(shí)間第一倍數(shù)時(shí)，記錄所述產(chǎn)品循環(huán)時(shí)間為所述設(shè)備停機(jī)時(shí)間，全天停機(jī)時(shí)間為設(shè)備停機(jī)時(shí)間之和減去生產(chǎn)人員的休息時(shí)間與換型時(shí)間；所述產(chǎn)量信息通過如下方式獲得根據(jù)所述產(chǎn)品循環(huán)時(shí)間以及所述全天停機(jī)時(shí)間，計(jì)算出所述產(chǎn)量信息；所述廢品率通過如下方式獲得每經(jīng)過一次產(chǎn)品循環(huán)時(shí)間，表明生產(chǎn)了一個(gè)產(chǎn)品，因此，通過比較循環(huán)次數(shù)與產(chǎn)品的成品個(gè)數(shù)，可以得出廢品率；所述故障原因統(tǒng)計(jì)通過如下方式獲得在所述產(chǎn)品循環(huán)時(shí)間內(nèi)，將設(shè)備的檢測(cè)加工動(dòng)作與預(yù)先設(shè)定的正確的檢測(cè)加工動(dòng)作時(shí)序圖進(jìn)行比較，當(dāng)出現(xiàn)不一致時(shí)，在存放的故障時(shí)序圖中進(jìn)行搜索匹配，當(dāng)匹配一致時(shí)確定具體的故障原因。所述的監(jiān)控系統(tǒng)中，還包括觸摸屏單元，用于錄入之前沒有存放的故障原因；以及當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，顯示所述故障原因以及對(duì)應(yīng)的解決方法。所述的監(jiān)控系統(tǒng)中，生產(chǎn)線服務(wù)器還包括虛擬儀器，用于通過過程控制的對(duì)象連接與嵌入技術(shù)獲取并顯示所述PLC采集到的數(shù)據(jù)以及所述工藝參數(shù)信息。所述的監(jiān)控系統(tǒng)中，還包括集線器，與所述生產(chǎn)線服務(wù)器連接，用于為局域網(wǎng)和 /廣域網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)接口 ；無線路由器，與集線器連接，用于為局域網(wǎng)和/廣域網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)接口 ；通過所述網(wǎng)絡(luò)接口能夠獲取所述工藝參數(shù)信息；管理終端，與所述無線路由器建立網(wǎng)絡(luò)連接，用于發(fā)出管理指令，并展示所述設(shè)備工藝參數(shù)信息。所述的監(jiān)控系統(tǒng)中，還包括預(yù)警與移動(dòng)終端信息發(fā)送系統(tǒng)，用于根據(jù)技術(shù)人員的設(shè)定，當(dāng)對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)信息下降到預(yù)警閾值時(shí)，直接或者通過通信網(wǎng)絡(luò)向移動(dòng)終端發(fā)出預(yù)警信號(hào)，或者發(fā)送報(bào)警短信。所述的監(jiān)控系統(tǒng)中，所述生產(chǎn)線的組網(wǎng)方式具體為DH+網(wǎng)絡(luò)，或者DH485網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，采集工藝參數(shù)信息， 并可以基于這些工藝參數(shù)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到分析結(jié)果、故障與質(zhì)量預(yù)警信息。提高生產(chǎn)效率，故障與質(zhì)量問題預(yù)警，鎖定問題點(diǎn)并且給出最佳解決方案，數(shù)據(jù)采集記錄實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品追溯與設(shè)備狀態(tài)再現(xiàn)；填補(bǔ)了生產(chǎn)線設(shè)備動(dòng)態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、故障智能預(yù)警、遠(yuǎn)程故障診斷等領(lǐng)域的空白。


圖1為本發(fā)明工業(yè)生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明監(jiān)控系統(tǒng)具體為DH+或DH485網(wǎng)絡(luò)時(shí)的架構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明獲取故障與質(zhì)量預(yù)警信息的方法流程示意圖；圖4為本發(fā)明監(jiān)控系統(tǒng)提供遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的方法流程示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有問題，在技術(shù)方案中，動(dòng)態(tài)監(jiān)控生產(chǎn)線設(shè)備狀態(tài)，采集并統(tǒng)計(jì)工藝參數(shù)信息，給出分析結(jié)果、故障與質(zhì)量預(yù)警信息和解決方案。如圖1所示，一種工業(yè)生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)，包括生產(chǎn)線服務(wù)器101、至少兩個(gè)設(shè)備、 至少兩個(gè)可編程邏輯控制器(PLC，Programmable Logic Control) 103 ；所述設(shè)備之間通過工業(yè)接口連接形成生產(chǎn)線，每一個(gè)PLC對(duì)應(yīng)至少一個(gè)設(shè)備；將所有的所述PLC與生產(chǎn)線服務(wù)器連接，其中，
可編程邏輯控制器PLC，用于控制及檢測(cè)對(duì)應(yīng)設(shè)備的檢測(cè)加工動(dòng)作，以及采集所述對(duì)應(yīng)設(shè)備的數(shù)據(jù)；生產(chǎn)線服務(wù)器，用于容置一監(jiān)控邏輯，在所述監(jiān)控邏輯中，在需要被監(jiān)控的PLC上執(zhí)行如下操作獲取PLC所檢測(cè)到的設(shè)備在加工或檢測(cè)一個(gè)產(chǎn)品的過程中所執(zhí)行的不同檢測(cè)加
工動(dòng)作；預(yù)先選定至少一個(gè)檢測(cè)加工動(dòng)作，當(dāng)設(shè)備執(zhí)行該檢測(cè)加工動(dòng)作時(shí)，記錄PLC采集到的數(shù)據(jù)作為工藝參數(shù)信息，和/或根據(jù)所述PLC采集到的數(shù)據(jù)計(jì)算對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)信息。應(yīng)用所提供的技術(shù)方案，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，采集工藝參數(shù)信息，并可以基于這些工藝參數(shù)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到分析結(jié)果、故障與質(zhì)量預(yù)警信息。提高生產(chǎn)效率，故障與質(zhì)量問題預(yù)警，鎖定問題點(diǎn)并且給出最佳解決方案，數(shù)據(jù)采集記錄實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品追溯與設(shè)備狀態(tài)再現(xiàn)；填補(bǔ)了生產(chǎn)線設(shè)備動(dòng)態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、故障智能預(yù)警、遠(yuǎn)程故障診斷等領(lǐng)域的空白。其中，傳感器，位于設(shè)備上，并對(duì)應(yīng)PLC上的一個(gè)輸入輸出點(diǎn)或者虛擬輸入輸出點(diǎn)，用于根據(jù)設(shè)備的檢測(cè)加工動(dòng)作產(chǎn)生時(shí)序，該時(shí)序通過PLC上的IO點(diǎn)或者虛擬IO點(diǎn)輸出。設(shè)備是由PLC控制的，設(shè)備執(zhí)行的每一個(gè)檢測(cè)加工動(dòng)作，該設(shè)備上的每一個(gè)傳感器都對(duì)應(yīng)PLC上的一個(gè)IO點(diǎn)或者虛擬IO點(diǎn)。組網(wǎng)是將PLC連接成網(wǎng)絡(luò)，獲取PLC上的數(shù)據(jù)即為獲取設(shè)備的工藝參數(shù)信息(一部分)。生產(chǎn)線服務(wù)器101上運(yùn)行OPC服務(wù)器102，該OPC服務(wù)器102是用于實(shí)現(xiàn)過程控制的對(duì)象連接與嵌入技術(shù)(OLE，Object Linking and Embedding)，是根據(jù)易于擴(kuò)展性而設(shè)計(jì)的一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，OPC主要適用于過程控制和制造自動(dòng)化等應(yīng)用領(lǐng)域。OPC是以O(shè)LE/ COM機(jī)制作為應(yīng)用程序的通訊標(biāo)準(zhǔn)。OLE/COM是一種客戶/服務(wù)器模式，具有語言無關(guān)性、 代碼重用性、易于集成性等優(yōu)點(diǎn)。OPC規(guī)范了接口函數(shù)，不管現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以何種形式存在，客戶都以統(tǒng)一的方式去訪問，從而保證軟件對(duì)客戶的透明性，使得用戶完全從低層的開發(fā)中脫 1 出來。OPC Serverl02是與PLC通訊的程序用于獲取PLC上10點(diǎn)的信息。監(jiān)控系統(tǒng)中，生產(chǎn)線服務(wù)器101還包括工藝參數(shù)信息記錄單元，用于記錄設(shè)備加工一個(gè)產(chǎn)品的過程里所執(zhí)行的不同檢測(cè)加工動(dòng)作；所述預(yù)先選定的至少一個(gè)檢測(cè)加工動(dòng)作具體為設(shè)備的循環(huán)標(biāo)志動(dòng)作，將該循環(huán)標(biāo)志動(dòng)作作為本次循環(huán)結(jié)束時(shí)間與下次循環(huán)開始時(shí)間，能夠確定計(jì)算出一件產(chǎn)品的產(chǎn)品循環(huán)時(shí)間，所述產(chǎn)品循環(huán)時(shí)間是設(shè)備加工一個(gè)產(chǎn)品所需的時(shí)間間隔。對(duì)于設(shè)備所執(zhí)行的檢測(cè)加工動(dòng)作，本發(fā)明提供了具體的實(shí)施例加以說明，但該具體實(shí)施例并不表示所有的檢測(cè)過程均包含有以下幾個(gè)動(dòng)作時(shí)序，因不同的檢測(cè)過程其動(dòng)作時(shí)序各不相同所測(cè)試的產(chǎn)品是一個(gè)零件，其動(dòng)作時(shí)序包括(1)，設(shè)備拿取一個(gè)零件；O)，放入工裝中；(3)，撥動(dòng)啟動(dòng)開關(guān)；，設(shè)備的壓頭下降壓緊零件；
(5)，啟動(dòng)測(cè)試流程；(6)，測(cè)試結(jié)束后如果零件合格則壓頭上升，如果不合格則壓頭鎖定；(7)，將合格零件取出放入托盤；(8)，如有不合格零件，則通過按復(fù)位鍵將該不合格零件放入廢品箱。由所描述的時(shí)序可以看出，由于對(duì)于每一個(gè)零件均適用上述時(shí)序，因此可以預(yù)先選定至少一個(gè)檢測(cè)加工動(dòng)作作為分隔本次操作結(jié)束和下次操作開始的標(biāo)志。具體而言，將時(shí)序(3)，撥動(dòng)啟動(dòng)開關(guān)，作為預(yù)先選定的檢測(cè)加工動(dòng)作。由于啟動(dòng)開關(guān)對(duì)應(yīng)著PLC上的一個(gè)IO點(diǎn).這樣只要通過上位軟件監(jiān)控這個(gè)點(diǎn)導(dǎo)通的每次導(dǎo)通的時(shí)間，就可以通過時(shí)間間隔計(jì)算出循環(huán)時(shí)間。監(jiān)控系統(tǒng)具體為DH+(Data Highway Plus)網(wǎng)絡(luò)，其中，DH+網(wǎng)絡(luò)是一種工業(yè)局域網(wǎng)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)允許用戶在每個(gè)鏈路上連接最多64個(gè)設(shè)備，鑒于多連接的是需要大量數(shù)據(jù)傳送的控制器、HMI等，實(shí)際應(yīng)用中建議連接不超過15個(gè)節(jié)點(diǎn)/鏈路，包括PLC-5和SLC 5/04 可編程控制器、彩色圖形終端、個(gè)人計(jì)算機(jī)、主機(jī)、數(shù)字式控制、可編程RS-232-C/RS-422設(shè)備，以及機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)備。其中，附圖中的主機(jī)，是指一些測(cè)試設(shè)備用工控主機(jī)做為設(shè)備主控和數(shù)據(jù)采集的終端，如此則采用網(wǎng)線連接工控主機(jī)與生產(chǎn)線服務(wù)器101，通過工控主機(jī)獲得生產(chǎn)工藝信息和設(shè)備動(dòng)作信息。上述各個(gè)設(shè)備的具體功能可以參見DH+網(wǎng)絡(luò)的相應(yīng)的用戶手冊(cè)。監(jiān)控系統(tǒng)具體為DH485網(wǎng)絡(luò)，DH485網(wǎng)絡(luò)是適合工廠級(jí)應(yīng)用的本地網(wǎng)絡(luò)，包括提供最多32個(gè)設(shè)備的互聯(lián)；支持多個(gè)主站；令牌傳輸存取控制；在不中斷網(wǎng)絡(luò)的情況下添加或刪除節(jié)點(diǎn)；最大的網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)度可達(dá)到1219米；如果通過連接兩個(gè)AIC+模塊可以擴(kuò)展到 M38米。上述各個(gè)設(shè)備的具體功能可以參見DH485網(wǎng)絡(luò)的相應(yīng)的用戶手冊(cè)。工藝參數(shù)信息通常包括了 產(chǎn)品循環(huán)時(shí)間，設(shè)備停機(jī)時(shí)間，產(chǎn)量信息，廢品率，設(shè)備過程能力，故障原因統(tǒng)計(jì)等。因此，監(jiān)控系統(tǒng)中還包括工藝參數(shù)信息計(jì)算單元，用于實(shí)現(xiàn)如下功能所述設(shè)備停機(jī)時(shí)間通過如下方式獲得當(dāng)產(chǎn)品循環(huán)時(shí)間大于產(chǎn)品目標(biāo)循環(huán)時(shí)間第一倍數(shù)時(shí)，記錄所述產(chǎn)品循環(huán)時(shí)間為所述設(shè)備停機(jī)時(shí)間，全天停機(jī)時(shí)間為設(shè)備停機(jī)時(shí)間之和減去生產(chǎn)人員的休息時(shí)間與換型時(shí)間；第一倍數(shù)可以取10或者其他數(shù)目；所述產(chǎn)量信息通過如下方式獲得根據(jù)所述產(chǎn)品循環(huán)時(shí)間以及所述全天停機(jī)時(shí)間，計(jì)算出所述產(chǎn)量信息；所述廢品率通過如下方式獲得每經(jīng)過一次產(chǎn)品循環(huán)時(shí)間，表明生產(chǎn)了一個(gè)產(chǎn)品，因此，通過比較循環(huán)次數(shù)與產(chǎn)品的成品個(gè)數(shù)，可以得出廢品率；所述故障原因統(tǒng)計(jì)通過如下方式獲得在所述產(chǎn)品循環(huán)時(shí)間內(nèi)，將設(shè)備的檢測(cè)加工動(dòng)作與預(yù)先設(shè)定的正確的檢測(cè)加工動(dòng)作時(shí)序圖進(jìn)行比較，當(dāng)出現(xiàn)不一致時(shí)，在存放的故障時(shí)序圖中進(jìn)行搜索匹配，當(dāng)匹配一致時(shí)確定具體的故障原因。在獲取產(chǎn)量信息的過程中，還需要得到測(cè)試合格標(biāo)志，即，選取測(cè)試合格標(biāo)志動(dòng)作作為測(cè)試合格標(biāo)志；具體地，可以將時(shí)序6中，壓頭上升的IO點(diǎn)作為測(cè)試合格標(biāo)志；因?yàn)橹挥袦y(cè)試合格才會(huì)出現(xiàn)壓頭上升的現(xiàn)象。這樣通過上位軟件-虛擬儀器監(jiān)控到壓頭上升后， 開始采集測(cè)試數(shù)據(jù)，這時(shí)的數(shù)據(jù)為測(cè)試合格的數(shù)據(jù)?；谏鲜黾夹g(shù)方案，在一個(gè)擴(kuò)展后的監(jiān)控系統(tǒng)中可以獲取各種不同的工藝參數(shù)信息，將最近的測(cè)試記錄填入SPC表格，給出設(shè)備實(shí)時(shí)的工藝參數(shù)信息，根據(jù)這些工藝參數(shù)信息確定設(shè)備的設(shè)備過程能力等。這其中，設(shè)備過程能力是指過程(或工序)處于穩(wěn)定狀態(tài)下的實(shí)際加工能力，是衡量工序質(zhì)量的一種標(biāo)志。對(duì)加工過程的工序能力進(jìn)行分析，可使技術(shù)人員隨時(shí)掌握制造過程中各工序質(zhì)量的保證能力，從而為保證和提高產(chǎn)品質(zhì)量提供必要的信息和依據(jù)。產(chǎn)品質(zhì)量的波動(dòng)大小，通常是在過程處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，以它所形成的概率分布的標(biāo)準(zhǔn)差σ (西格馬)來表示的綜合反映了過程六大因素各自對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生的影響。因此，σ是設(shè)備過程能力大小的度量基礎(chǔ)。設(shè)備過程能力一般用6 σ來表示，顯然6 σ越大， 即過程質(zhì)量波動(dòng)越大，過程能力越低；6 0越小，過程能力越高。過程能力是過程本身客觀存在的一種性質(zhì)?！斑^程本身并不知道公差是什么”，它與公差毫無關(guān)系。過程能力是通過該設(shè)備所加工產(chǎn)品的質(zhì)量的正常波動(dòng)來反映的。它說明在一定條件下，過程的質(zhì)量波動(dòng)不回在減少了，這是過程質(zhì)量波動(dòng)的極限。當(dāng)生產(chǎn)過程穩(wěn)定時(shí)，絕大多數(shù)產(chǎn)品的質(zhì)量特性值服從正態(tài)分布，或近似正態(tài)分布。如果用6σ來計(jì)量過程能力時(shí)，工序具有保證生產(chǎn)99. 73% 合格品的能力。過程能力可表示為B = 6 ο。本發(fā)明中，上位軟件采用虛擬儀器(Virtual Instrumention)，對(duì)PLC進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，采集PLC的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。虛擬儀器具體為L(zhǎng)abVIEW(Laboratory VirtualInstrument Engineering Workbench)。本發(fā)明的另一發(fā)明點(diǎn)在于對(duì)故障進(jìn)行實(shí)時(shí)判斷并對(duì)故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。根據(jù)工藝參數(shù)信息獲取分析結(jié)果、故障與質(zhì)量預(yù)警信息和解決方案的方法，如圖3所示，包括步驟301，分解設(shè)備的檢測(cè)加工動(dòng)作為若干步驟，建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，在該對(duì)應(yīng)關(guān)系中包含，一步動(dòng)作，以及涉及到的零部件和傳感器。具體而言，所檢測(cè)的產(chǎn)品是一個(gè)零件，其動(dòng)作時(shí)序包括(1)，設(shè)備拿取一個(gè)零件；O)，放入工裝中；(3)，撥動(dòng)啟動(dòng)開關(guān)；(4)，設(shè)備的壓頭下降壓緊零件；(5)，啟動(dòng)測(cè)試流程；(6)，測(cè)試結(jié)束后如果零件合格則壓頭上升，如果不合格則壓頭鎖定；(7)，將合格零件取出放入托盤；(8)，如有不合格零件，則通過按復(fù)位鍵將該不合格零件放入廢品箱。在每個(gè)步驟中，如果檢測(cè)加工動(dòng)作正常，設(shè)備中的各個(gè)傳感器應(yīng)該有固定的時(shí)序變化。以動(dòng)作時(shí)序(4)為例，設(shè)備的壓頭下降壓緊測(cè)試零件；此時(shí)，控制壓頭的各個(gè)傳感器會(huì)反映氣缸從開始位置到結(jié)束位置，以及壓裝到位的過程，這就可以看出正確的時(shí)序變化應(yīng)當(dāng)是開始位置的傳感器由on變成off，結(jié)束位置的傳感器由off變成on，判斷壓裝到位的傳感器是由off變成on ；這些on/off對(duì)應(yīng)著一個(gè)個(gè)的時(shí)序，一旦哪個(gè)傳感器沒有產(chǎn)生正確的變化，比如結(jié)束位置的傳感器沒有出現(xiàn)時(shí)序on，但是判斷壓裝到位的傳感器變時(shí)序on 了，說明傳感器發(fā)生了故障。傳感器的變化都可以反映到PLC的10點(diǎn)上，并被上位軟件監(jiān)控到。將檢測(cè)加工動(dòng)作分解為若干個(gè)步驟，每個(gè)步驟均有對(duì)應(yīng)的正確的時(shí)序，因而檢測(cè)加工動(dòng)作具有一個(gè)對(duì)應(yīng)的正確的時(shí)序圖。在數(shù)據(jù)庫中編寫每個(gè)步驟的各種故障對(duì)應(yīng)的故障傳感器時(shí)序。步驟302，上位軟件監(jiān)視每個(gè)步驟，如果采集的時(shí)序與正確時(shí)序不符，便開始搜索數(shù)據(jù)庫中故障傳感器時(shí)序，從而確定具體的故障原因，并進(jìn)行報(bào)警。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，設(shè)備的檢測(cè)加工動(dòng)作不正常，也許是由于很明顯的原因，比如零件沒有放好，或者其他可以由操作者簡(jiǎn)單修正的問題，因此雖然記錄到傳感器動(dòng)作不正確也不必馬上報(bào)警。如果連續(xù)三次傳感器動(dòng)作不正確或者10倍產(chǎn)品循環(huán)時(shí)間內(nèi)沒有執(zhí)行檢測(cè)加工動(dòng)作-也就是停機(jī)，則開始報(bào)警。此外，如果發(fā)生時(shí)而檢測(cè)加工動(dòng)作正確時(shí)而檢測(cè)加工動(dòng)作不正確的情況，需統(tǒng)計(jì)發(fā)生不正確情況的頻次，如果該頻次超過限值也會(huì)報(bào)警。步驟303，當(dāng)廢品率，或者設(shè)備過程能力下降到閾值時(shí)，即發(fā)出質(zhì)量預(yù)警，并鎖定具體的質(zhì)量問題。其中，預(yù)警信息以語音提示或短信的方式通知相關(guān)工程師。步驟304，對(duì)于每次故障或者質(zhì)量預(yù)警，技術(shù)人員或工程師可以在觸摸屏單元104 進(jìn)行故障或質(zhì)量問題原因診斷，并找到解決辦法，將故障/質(zhì)量問題以及對(duì)應(yīng)的解決辦法錄入數(shù)據(jù)庫。其中，觸摸屏單元104，用于錄入之前沒有存放的故障原因；以及當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，顯示所述故障原因以及對(duì)應(yīng)的解決方法。即，觸摸屏的功能在于錄入故障原因和顯示狀態(tài)信息，查閱故障信息和提醒信息的工具；故障時(shí)序則是程序編輯中固有的部分，不能通過觸摸屏更改。人工錄入故障原因是對(duì)同一種故障時(shí)序的多種故障的補(bǔ)充，或者系統(tǒng)無法判斷故障時(shí)的補(bǔ)充。之后在系統(tǒng)未報(bào)警但是確實(shí)發(fā)生故障時(shí)，技術(shù)人員可以根據(jù)設(shè)備故障部位引索之前發(fā)生同類故障及解決方法。并非每一個(gè)PLC103都必須配置一個(gè)觸摸屏單元 104。需要手工錄入的故障或質(zhì)量問題原因，通常是傳感器無法判斷的故障-比如機(jī)械故障，因此需要提供觸摸屏單元104供技術(shù)人員輸入故障原因和解決方法，以完善故障統(tǒng)計(jì)功能，其中，錄入的故障原因具體可以是之前沒有存放的故障時(shí)序圖。這樣故障再次發(fā)生時(shí)，會(huì)在屏幕上給出可能發(fā)生的故障以及以往發(fā)生同類故障的解決方法，幫助技術(shù)人員快速鎖定問題點(diǎn)，解決問題參考。步驟305，統(tǒng)計(jì)各個(gè)設(shè)備的故障與質(zhì)量問題發(fā)生的頻率次數(shù)，根據(jù)故障發(fā)生時(shí)間和故障原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。比如一個(gè)月中同種故障發(fā)生次數(shù)，則在生產(chǎn)線上找到哪里是故障頻繁發(fā)生的地方。找到與之對(duì)應(yīng)的最常見解決方法。將設(shè)備常見故障與質(zhì)量問題，連同設(shè)備工藝參數(shù)信息以每日?qǐng)?bào)表的形式發(fā)到生產(chǎn)線服務(wù)器101，或者相關(guān)工程師郵箱或手機(jī)。步驟306，當(dāng)同樣問題再次發(fā)生的時(shí)候，從數(shù)據(jù)庫中找到對(duì)應(yīng)的解決方法，幫助技術(shù)人員和工程師快速鎖定問題點(diǎn)并解決問題。對(duì)于技術(shù)人員而言，并不總是在生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控，很多時(shí)候是在距離生產(chǎn)線較遠(yuǎn)甚至很遠(yuǎn)的地方進(jìn)行監(jiān)控，這就需要監(jiān)控系統(tǒng)能夠提供遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，如圖4所示，包括集線器401，與生產(chǎn)線服務(wù)器101連接，用于提供局域網(wǎng)和/或廣域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接口。無線路由器402，與集線器401連接，可以在在廠區(qū)和辦公室區(qū)分別設(shè)立無線路由器，同樣用于提供局域網(wǎng)和/或廣域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接口。
管理終端404，由工程師持有，用于發(fā)出管理指令，并為工程師展示設(shè)備工藝參數(shù) fn息ο集線器401，無線路由器402，以及管理終端404組成了一個(gè)局域網(wǎng)，該局域網(wǎng)通過集線器401接入了監(jiān)控系統(tǒng)。工程師在管理終端404遠(yuǎn)程登錄生產(chǎn)線服務(wù)器101，可實(shí)現(xiàn)各種服務(wù)器端的監(jiān)控統(tǒng)計(jì)功能。由于監(jiān)控系統(tǒng)中，能夠?qū)⒏鱾€(gè)PLC產(chǎn)生的數(shù)據(jù)匯總，因此，工程師無需直接連線 PLC就可以在管理終端404打開PLC的梯形圖，配合廠區(qū)網(wǎng)絡(luò)攝像頭使用即可對(duì)進(jìn)行設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程故障診斷。生產(chǎn)線服務(wù)器101能夠?qū)⒉杉訮LC的數(shù)據(jù)處理之后分析出設(shè)備的產(chǎn)品循環(huán)時(shí)間，設(shè)備停機(jī)時(shí)間，故障原因和頻次分析等等工藝參數(shù)信息。并且，生產(chǎn)線服務(wù)器101能夠?qū)⑸鲜龉に噮?shù)信息匯總到生產(chǎn)線服務(wù)器101的一個(gè)簡(jiǎn)單的監(jiān)控頁面上。預(yù)警與移動(dòng)終端信息發(fā)送系統(tǒng)403，用于根據(jù)技術(shù)人員的設(shè)定，當(dāng)所述廢品率或者設(shè)備過程能力下降到預(yù)警閾值時(shí)，鎖定具體的故障/質(zhì)量問題；直接或者通過通信網(wǎng)絡(luò)向移動(dòng)終端發(fā)出預(yù)警信號(hào)；或者通過人工語音報(bào)警；由于生產(chǎn)線服務(wù)器101與集線器401、無線路由器402之間能夠?qū)崿F(xiàn)通信，因此還可以向技術(shù)人員發(fā)送報(bào)警短信，實(shí)現(xiàn)短信報(bào)警。在燃油泵生產(chǎn)線中，采用如圖2所示的監(jiān)控系統(tǒng)，包括組成監(jiān)控系統(tǒng)，該監(jiān)控系統(tǒng)具體可以是DH485網(wǎng)絡(luò)或DH+網(wǎng)絡(luò)，并包含生產(chǎn)線上的所有PLC。監(jiān)控系統(tǒng)中，生產(chǎn)線服務(wù)器101通過RSlinx的OPCServer獲取PLC的數(shù)據(jù)。生產(chǎn)線服務(wù)器101中支持LabVIEW，通過LabVIEW圖形化程序設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)， 實(shí)時(shí)掌握第一手的設(shè)備狀態(tài)與工藝參數(shù)信息。生產(chǎn)線服務(wù)器101中，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得工藝參數(shù)信息，這包括了 產(chǎn)品循環(huán)時(shí)間，設(shè)備停機(jī)時(shí)間，產(chǎn)量信息，廢品率，設(shè)備過程能力，故障原因統(tǒng)計(jì)等。這些工藝參數(shù)信息能夠幫助工程師分析設(shè)備工藝參數(shù)，提高生產(chǎn)效率。同時(shí)，由于所建立的監(jiān)控系統(tǒng)，在設(shè)備廢品率增加、過程能力下降或故障發(fā)生時(shí)通過文字和人工語音為工程師和技術(shù)人員提供預(yù)警信息，鎖定問題點(diǎn)并且給出最佳解決方案。數(shù)據(jù)采集記錄實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品追溯與設(shè)備狀態(tài)再現(xiàn)。生成每日?qǐng)?bào)表發(fā)到相關(guān)工程師郵箱。工程師可以在管理終端404遠(yuǎn)程訪問生產(chǎn)線服務(wù)器101，通過該生產(chǎn)線服務(wù)器101連線PLC， 進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷。本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，工藝參數(shù)統(tǒng)計(jì)提高生產(chǎn)效率；故障與質(zhì)量問題智能預(yù)警，鎖定問題點(diǎn)并且給出最佳解決方案，減少停機(jī)時(shí)間。數(shù)據(jù)采集記錄實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品追溯與設(shè)備狀態(tài)再現(xiàn)。填補(bǔ)了生產(chǎn)線設(shè)備動(dòng)態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、故障智能預(yù)警、語音提示指導(dǎo)故障排除、遠(yuǎn)程故障診斷等領(lǐng)域的空白。以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括生產(chǎn)線服務(wù)器、至少兩個(gè)設(shè)備、至少兩個(gè)可編程邏輯控制器PLC ；所述設(shè)備之間通過工業(yè)接口連接形成生產(chǎn)線，每一個(gè)PLC對(duì)應(yīng)至少一個(gè)設(shè)備；將所有的所述PLC與生產(chǎn)線服務(wù)器連接，其中，可編程邏輯控制器PLC，用于控制及檢測(cè)對(duì)應(yīng)設(shè)備的檢測(cè)加工動(dòng)作，以及采集所述對(duì)應(yīng)設(shè)備的數(shù)據(jù)；生產(chǎn)線服務(wù)器，用于容置一監(jiān)控邏輯，在所述監(jiān)控邏輯中，在需要被監(jiān)控的PLC上執(zhí)行如下操作獲取PLC所檢測(cè)到的設(shè)備在加工或檢測(cè)一個(gè)產(chǎn)品的過程中所執(zhí)行的不同檢測(cè)加工動(dòng)作；預(yù)先選定至少一個(gè)檢測(cè)加工動(dòng)作，當(dāng)設(shè)備執(zhí)行該檢測(cè)加工動(dòng)作時(shí)，記錄PLC采集到的數(shù)據(jù)作為工藝參數(shù)信息，和/或根據(jù)所述PLC采集到的數(shù)據(jù)計(jì)算對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，還包括傳感器，位于設(shè)備上，并對(duì)應(yīng)PLC上的一個(gè)輸入輸出點(diǎn)或者虛擬輸入輸出點(diǎn)，用于根據(jù)設(shè)備的檢測(cè)加工動(dòng)作產(chǎn)生時(shí)序。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，生產(chǎn)線服務(wù)器還包括工藝參數(shù)信息記錄單元，用于記錄設(shè)備加工或檢測(cè)一個(gè)產(chǎn)品的過程里所執(zhí)行的不同檢測(cè)加工動(dòng)作；所述預(yù)先選定的至少一個(gè)檢測(cè)加工動(dòng)作具體為設(shè)備的循環(huán)標(biāo)志動(dòng)作，將該循環(huán)標(biāo)志動(dòng)作作為本次循環(huán)結(jié)束時(shí)間與下次循環(huán)開始時(shí)間，能夠確定計(jì)算出一件產(chǎn)品的產(chǎn)品循環(huán)時(shí)間，所述產(chǎn)品循環(huán)時(shí)間是設(shè)備加工或檢測(cè)一個(gè)產(chǎn)品所需的時(shí)間間隔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述工藝參數(shù)信息包括產(chǎn)品循環(huán)時(shí)間，設(shè)備停機(jī)時(shí)間，產(chǎn)量信息，廢品率，設(shè)備過程能力，和/或故障原因統(tǒng)計(jì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，還包括 工藝參數(shù)信息計(jì)算單元，用于實(shí)現(xiàn)如下功能所述設(shè)備停機(jī)時(shí)間通過如下方式獲得當(dāng)產(chǎn)品循環(huán)時(shí)間大于產(chǎn)品目標(biāo)循環(huán)時(shí)間第一倍數(shù)時(shí)，記錄所述產(chǎn)品循環(huán)時(shí)間為所述設(shè)備停機(jī)時(shí)間，全天停機(jī)時(shí)間為設(shè)備停機(jī)時(shí)間之和減去生產(chǎn)人員的休息時(shí)間與換型時(shí)間；所述產(chǎn)量信息通過如下方式獲得根據(jù)所述產(chǎn)品循環(huán)時(shí)間以及所述全天停機(jī)時(shí)間，計(jì)算出所述產(chǎn)量信息；所述廢品率通過如下方式獲得每經(jīng)過一次產(chǎn)品循環(huán)時(shí)間，表明生產(chǎn)了一個(gè)產(chǎn)品，因此，通過比較循環(huán)次數(shù)與產(chǎn)品的成品個(gè)數(shù)，可以得出廢品率；所述故障原因統(tǒng)計(jì)通過如下方式獲得在所述產(chǎn)品循環(huán)時(shí)間內(nèi)，將設(shè)備的檢測(cè)加工動(dòng)作與預(yù)先設(shè)定的正確的檢測(cè)加工動(dòng)作時(shí)序圖進(jìn)行比較，當(dāng)出現(xiàn)不一致時(shí)，在存放的故障時(shí)序圖中進(jìn)行搜索匹配，當(dāng)匹配一致時(shí)確定具體的故障原因。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，還包括觸摸屏單元，用于錄入之前沒有存放的故障原因；以及當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，顯示所述故障原因以及對(duì)應(yīng)的解決方法。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，生產(chǎn)線服務(wù)器還包括虛擬儀器，用于通過過程控制的對(duì)象連接與嵌入技術(shù)獲取并顯示所述PLC采集到的數(shù)據(jù)以及所述工藝參數(shù)信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，還包括集線器，與所述生產(chǎn)線服務(wù)器連接，用于為局域網(wǎng)和/廣域網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)接口 ； 無線路由器，與集線器連接，用于為局域網(wǎng)和/廣域網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)接口 ； 通過所述網(wǎng)絡(luò)接口能夠獲取所述工藝參數(shù)信息；管理終端，與所述無線路由器建立網(wǎng)絡(luò)連接，用于發(fā)出管理指令，并展示所述設(shè)備工藝參數(shù)信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，還包括預(yù)警與移動(dòng)終端信息發(fā)送系統(tǒng)，用于根據(jù)技術(shù)人員的設(shè)定，當(dāng)對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)信息下降到預(yù)警閾值時(shí)，直接或者通過通信網(wǎng)絡(luò)向移動(dòng)終端發(fā)出預(yù)警信號(hào)，或者發(fā)送報(bào)警短信。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，還包括 所述生產(chǎn)線的組網(wǎng)方式具體為DH+網(wǎng)絡(luò)，或者DH485網(wǎng)絡(luò)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種工業(yè)生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)，包括生產(chǎn)線服務(wù)器、至少兩個(gè)設(shè)備、至少兩個(gè)可編程邏輯控制器PLC；所述設(shè)備之間通過工業(yè)接口連接形成生產(chǎn)線，每一個(gè)PLC對(duì)應(yīng)至少一個(gè)設(shè)備；將所有的所述PLC與生產(chǎn)線服務(wù)器連接，其中，可編程邏輯控制器PLC，用于控制及檢測(cè)對(duì)應(yīng)設(shè)備的檢測(cè)加工動(dòng)作，以及采集所述對(duì)應(yīng)設(shè)備的數(shù)據(jù)；生產(chǎn)線服務(wù)器，用于容置一監(jiān)控邏輯，在所述監(jiān)控邏輯中，在需要被監(jiān)控的PLC上執(zhí)行檢測(cè)操作。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，采集工藝參數(shù)信息，并可以基于這些工藝參數(shù)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到分析結(jié)果、故障與質(zhì)量預(yù)警信息。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102262401SQ20101019543
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2010年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
發(fā)明者王卓 申請(qǐng)人:北京德爾福萬源發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)有限公司