自动化扫码防差错系统设计分析

上传:wangting123 2022-09-21 17:59:55 版权声明 举报文章

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【摘要】在烟丝外发工序中,针对其人工核对烟箱信息时存在的异常情况,结合生产制造执行(MES)系统进行自动化扫码防差错设计。在外发输送机上增加宽角度扫码装置,实现外发烟箱信息自动识别、防差错比对,提高外发烟箱的正确性及条码信息的准确性,并反馈烟箱条码信息至MES系统,自动生成电子账务信息。通过该系统实施,在满足账务信息零异常需求的同时大大提升了工作效率,具有一定的可推广性。

【关键词】防差错系统;扫码技术应用;烟箱外发

随着中国制造2025的推进,未来制造业将逐渐演变成网络化、自动化、信息化相结合的智能工厂模式,传统依靠人工的制造业生产形式将逐步被取缔。在现有的自动化控制模式下生产制造执行系统(MES)不仅优化工艺生产流程、提高工作效率,同时对生产加工的准确性及产品质量都有良好的促进作用[1]。在进行设备升级改造过程中,不仅需采取自动化措施代替人工操作,同时要形成控制闭环,对自动化操作进行信息验证。烟草行业中,采用不同的信息识别技术对产品特征进行储存、读取,进行防差错校验,保证信息的准确性。文献[2-4]通过在底层PLC中进行信息判断,控制生产进程,但未将结果信息与MES系统关联反馈;文献[5,6]对制丝重点工序加香加料进行比对,文献[7]针对烟箱入库工序进行防差错设计,但其均通过固定静止式扫码方式进行条码识别;文献[8]主要以管理方法对卷包生产工艺过程质量进行防差错管控。本文根据外发作业实际情况进行自动化扫码防差错系统设计,针对不同批次、牌号的烟箱条码信息,在皮带桥上安装固定式条码识别设备,对途经输送烟包依次进行条码识别,并自动在MES系统生成出库记录,形成烟箱信息电子台账。对于外发出库作业中存在混箱、混批、条码标识破损等一系列问题,通过条码信息对比进行防差错校验,杜绝烟箱信息错误现象产生,同时实现烟箱条码异常0反馈率的目标。

1系统基本组成

本系统选用自动扫码装置进行烟箱信息识别并传输至本地设备PLC控制端,通过制丝集控系统实现烟箱信息采集并上传至工厂MES平台进行账务统计工作。该系统主要由自动扫码设备、PLC控制器、制丝集控系统、MES系统及人机交互系统组成。MES系统根据实际生产需求生成产品外发计划并通过制丝集控系统下发至底层控制设备中进行执行,在底层PLC中实现MES下发信息与自动扫码设备的信息比对,对外发烟箱信息进行校验。

2系统设计

2.1设计思路

(1)烟箱条码自动识别增加自动扫码装置,在烟箱进入皮带机输送过程中自动实现烟箱信息条码识别,并实时上传数字条码信息至PLC控制器中。基于工业以太网在车间的广泛应用,选取以太网通讯的SICKCLV65x系列条形码扫描器,其往复偏转反射器设计具有宽角度自动摆动扫描功能,满足对运动条码自动识别的需求,提高信息读取的准确性。(2)烟箱信息比对在PLC控制器中进行烟箱条码信息确认,根据MES系统下发的任务信息,比对实时烟箱的牌号、批次、生产日期、序列号等信息,确保外发烟箱信息的准确性。(3)烟箱数量统计增加光电感应器件在皮带输送机上实现路径烟箱数统计,进行光电计数信息与条码识别数量比对,确保烟箱扫描统计无遗漏。M=N式中,M:根据光电感应统计的烟箱数量;N:自动扫码装置正确读取的烟箱条码数量。(4)烟箱条码信息账务统计在本地PLC控制系统内对时间、批次、牌号等信息正确且已实际外发的烟箱条码进行统计,通过制丝集控系统采集上传至MES系统,并在MES系统内根据其唯一的箱条码信息进行账务自动核销。

2.2系统控制流程

Step1:在MES系统内根据外发计划下发工单至底层控制PLC中,工单中包含外发烟箱批次、牌号、日期、数量等信息。Step2:生产计划执行,并在生产中对外发烟箱条码自动扫描识别,若未识别到烟箱条码则报警。Step3:根据自动扫码装置识别信息在底层控制器中自动进行烟箱信息比对,确保信息的准确性。Step4:皮带输送机控制。根据底层控制器中比对信息情况及报警信息实现外发皮带输送机的启停控制。Step5:信息自动上传。对实际外发烟箱扫码信息上传至MES系统,进行系统烟箱信息账务核销。图2系统控制流程图

2.3控制程序实现

烟丝外发扫码作为烟箱外发进程的最后一道工序,兼有对输出产品检查校验的工艺要求。在自动伸缩机西门子1200PLC中及时根据MES下发的批次烟箱信息与扫码装置读取信息进行关键数据点比对校验(批次、牌号、产地等信息),根据其防差错比对结果及时发出报警信息,并基于其报警信号控制输送皮带运行。为防止烟箱倒放、左右反向放置等情况,感应光电与扫描装置配合,在感应关电被遮挡后开始烟箱扫描,若光电开关恢复后未更新条码信息则进行未扫描到烟箱信息报警。同时为防止人为原因造成光电开关误动作在硬件上进行光电感应距离调整(最大感应距离至输送桥中部);根据烟箱通过光电开关时间设置光电管遮挡报警。本系统PLC控制程序基于博图V14版本编写,对SICK扫码器读取的烟箱实时条码信息进行处理,获取字符串结构数据,并根据工厂工艺编码要求进行字符截取处理,最终形成不同属性的字符串结构;同时对生产管理系统MES下发字符串结构工单信息分解,通过字符串比对命令对烟包信息进行多层次校验。在烟箱条码识别防差错程序搭建过程中,根据计量光电管信号下降沿进行自动计数,可准确判断出正常通过烟包数量,同时根据烟箱条码识别的烟包序号差别,实现对不同扫码识别烟包的数量统计,并根据两者烟包计量数据大小进行防差错比对,可有效地实现未扫描烟箱条码报警。

2.4界面设计

作业现场加装信息化显示看板,及时通过制丝集控平台在工作现场显示外发任务信息,方便员工查看。屏幕显示内容含有以下元素:烟包编码、当前烟包条码、烟包牌号、批次信息、已发烟包数量等,并提取烟箱条码中批次的烟包编码进行屏幕显示,若已正常发货则编码信息变为绿色。通过进行目视化看板展示,与车间精益管理方针紧密结合,有效地提高车间现场管理水平。在MES系统中,通过定期扫描读取制丝段控PLC中储存的烟箱条码信息,实现系统烟箱条码信息状态自动更新,完成账务核销工作;优化外发烟丝界面,账务人员可远程查看外发烟箱进程、已发送烟箱数量、条码信息。如图3所示,操作人员可通过武烟MES账号外发烟丝条码界面进行以单据日期、牌号、批次进行账务信息查询,查看具体单据任务执行信息及各单据内烟箱信息库存状态。

3系统功能验证

为验证外发烟丝扫码检验系统的有效性,跟踪烟丝外发转运过程,并人为设置一些非正常情况,对该系统的有效性及准确性进项验证。根据实际的生产情况,在生产中人为异常情况设置进而对设备的有效性及准确性进行验证。由表1可知:(1)在存在条码破损、分辨率低等影响读取时皮带输送机停止运行,保证外发条码完好性。(2)出现烟箱条码信息重复、非该批次烟箱等问题时系统防差错比对功能正常运行,保证烟丝烟箱信息的准确性。(3)对于人为原因造成的烟丝烟箱放置不规范未能实现条码识别情况,及时报警停止运行,确保箱箱扫码比对确认。(4)面对人工粘贴条码时存在标签粘贴倾斜的情况,由于选用宽角度自动摆动扫描的条码识别器,仍然可实现条码自动识别,保证该系统的可靠性。

4结束语

基于生产制造执行MES系统,设计烟箱信息自动扫码设计系统。充分考虑实际生产情况,进行烟箱数量、条码信息等多层次防差错程序设计,保障系统的准确性,并自动上传外发烟箱信息生产电子账务信息,提高工作效率。

作者:蒋鹏冲 张思明 李会平 单位:屈国江湖北中烟工业有限责任公司武汉卷烟厂