一种托板螺母生产线的组态设计方法与流程

本发明涉及机械加工设计技术领域，尤其涉及一种托板螺母生产线的组态设计方法。

背景技术：

托板螺母自动化生产线是在较少人工直接或间接干预下，将原材料加工成零件，实现管理过程和工艺过程的自动化。事实上，现代制造业主要依靠制度和规范来保障执行过程的精确性，这就必然要求对生产过程各环节的数据进行准确记录，以满足计划和执行情况的精确比对。

当前，大多数生产数据信息均记录在纸面上，资料检索费工费时，数据信息追溯的准确性和实时性都存在问题。此外，各类生产数据均属于动态数据，不仅数据量大，且内容庞杂。

为实现车间无纸化目标，考虑到生产过程数据不仅可应用于生产过程控制和生产效率统计，同时还具有对成品终身质量跟踪等功能，因此必须保存一套清晰、完整、便于存取和检索的生产过程数据，将整个生产和管理过程中产生的大量数据完整、及时地采集并传输到上位机的监控系统中，便于后续的分析处理，推进生产工艺的改进，不断提升产品质量。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题在于提供一种托板螺母生产线的组态设计方法，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种托板螺母生产线的组态设计方法，具体步骤如下：

1、采集信息数据，包括设备基本信息、人员信息、设备运行数据、环境数据：

1.1设备基本信息采集，对生产线所有设备的基本信息（包括设备编号、设备名称、设备类型、生产厂家等）进行统一录入，采取导入excel文件的方式，将设备基本信息导入组态程序中；

1.2人员信息采集，采集生产过程中的人员信息，包括人员的操作信息，主要是在进行操作工作前和完成操作后，组态程序根据用户的登录操作记录保存工人操作信息，自动记录其上、下班时间，并存入组态程序，便于查询和管理；

1.3设备运行数据采集，利用组态程序的开发接口，与总控plc对接，以获取生产线各设备/工位的动态数据，包括视觉定位系统数据变量、机械手（包括冲床上料、转盘上料和转盘下料）数据变量、冲床数据变量、分割器数据变量、钻孔设备数据变量、通孔检测设备数据变量、倒角设备数据变量、孔径检测设备数据变量、攻丝设备数据变量、螺纹检测设备数据变量、缩口设备数据变量及视觉检测系统数据变量，并在组态程序中按设备/工位对变量进行定义和类型分配，包括设备状态、输入输出电压、输入输出电流、设备运转时间、设备开机时间、故障代码、生产零件数量等各类信息数据；

1.4环境数据采集，托板螺母生产线是一个有机整体，周围的环境对生产过程设备的运行效率所产生的影响不容小觑，在生产线周围安装传感器，实时采集并监测生产线周围的温度、湿度、噪声等环境数据；

1.5设备故障下采取的解决办法，在组态程序的关系型数据库中构建生产线的业务数据库系统，在业务数据库系统中定义各设备的故障代码、故障说明及相应故障的解决方法，根据故障代码，反馈到组态程序中，针对故障，给出相应的解决办法，提升对突发情况的应急速度；

2、对设备状态进行监控，即对生产线整线的运转流程和生产线上各设备/工位进行状态监控，包括设备/工位的相关数据的实时变化监控和管理，实现生产过程资料的量化和集中管理；

2.1托板螺母生产线整体运行状态图，主要实现生产线整线的运转过程监控和管理，实时动态显示整个生产线的运行状态，及时宏观观测各工位是否正常工作，哪个工位出现异常；

2.2托板螺母生产线各设备/工位运行状态图，主要实现展示各设备/工位的运行数据变化情况，对设备运行数据进行处理和汇总，包括实时数据的动态展示和历史数据的报表查询，可按照时间段查询各设备相关数据变量的报表和各设备的故障/报警详细情况，达到针对各设备个性化组态监控管理的目标；

3、设置设备报警信息，对各设备/工位的相关数据设置报警上下限规则，按照规则判断当前数据是否处于异常，若出现异常数据或得到故障代码，则组态程序进行报警并存储报警数据或故障代码，对于报警后应该产生的操作（即对报警动作的响应），则根据需求制定方案，如显示报警对应的相关说明信息，提示产生原因，并给出解决故障的办法；同时针对历史报警信息，还可根据需求，分时间段、分产品类型、分设备/工位查询报警信息，并具备导出与打印功能；

此外，托板螺母生产线的设备均应在适应环境下进行生产，一旦环境出现激变，便会影响设备的寿命或生产效率，因此，需针对生产线周围的温度、湿度、噪声等环境数据，进行实时监测，出现异常即产生报警信息，通知工作人员处理；

4、生产指标计算，根据采集的数据信息，按照生产管理需求，计算生产指标，包括计划完成产品数量、实际完成合格产品数量、生产计划完成率、实际完成合格品数量、总投入工时、设备停工次数、设备维修次数、产品合格率、次品率、废品率、生产效率及设备利用率，得到指标数据后，绘制指标看板，实时统计下线的托板螺母的数量（包括合格品和不合格品等），并计算合格率和不合格率，便于主管人员实时查看生产进度和生产质量，并可通过界面链接，实现图表展示；

5、设置系统权限，操作的权限管理包括开发权限和运行权限管理，其中，开发权限可以登录开发和运行组态程序，对整个系统进行全面控制；运行权限可按照用户的特性，将其分为管理员权限和操作员权限，管理员可查看运行系统的全部信息，操作员根据其分配的权限，查看相应的运行界面和设备参数，通过这种方式，可实现系统的安全管理，为不同级别的人员赋予不同的操作权限，防止系统信息泄露和被非授权人员干扰；

开发权限：为更好的保证工程运行的安全和稳定可靠，通过给开发人员分配登录账户和密码，保证只有开发人员能够对组态程序进行开发和配置，防止无关人员对组态程序进行操作，从而造成组态程序数据和界面紊乱；

运行权限：通过设置运行权限管理用户，根据登录用户的使用权限为其提供相应的使用范围和权限，每个用户可以有一个专用密码，登陆时必须输入密码，运行权限分为管理员和操作员，操作员只能使用系统功能，不能进行任何的修改设置；管理员为高级别用户，可以实现系统全功能（包括状态、报警及统计指标看板等）的查看，并可在运行端设置系统配置参数；

6、数据存储与备份，为保证对生产数据的可追溯，便于对生产数据进行分析，消除数据孤岛，将托板螺母生产过程中产生的所有数据均备份存储至mysql数据库中，除总控plc传来的数据字段外，还应在scada里设计两类变量：1）错误名称及解决办法，从mysql数据库导出到scada中；2）人员相关信息，从scada录入，导入mysql数据库中；3）环境数据，从传感器获取，导入mysql数据库中。

有益效果：本发明采集生产线整线数据，并与关系型数据库对接，实现对设备相关数据和人员数据的统一存储，提供自主报警功能和故障的自诊断，便于用户及时发现设备异常并进行相应处理；提供设备数据报表的查询，便于用户对生产线历史状态数据进行追溯；提供主要生产指标的计算和图表化展示，以利于为管理人员辅助决策提供依据。

附图说明

图1是本发明的较佳实施例中的组态程序开发环境与运行环境示意图。

图2是本发明的较佳实施例的生产线组态功能设计示意图。

图3是本发明的较佳实施例中的生产线组态流程示意图。

图4是本发明的较佳实施例中的托板螺母生产线各设备数据表。

图5是本发明的较佳实施例中的托板螺母生产线生产指标数据表。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1～3所示的一种托板螺母生产线的组态设计方法，具体步骤如下：

1、采集信息数据，包括设备基本信息、人员信息、设备运行数据、环境数据：

1.1设备基本信息采集，对生产线所有设备的基本信息（包括设备编号、设备名称、设备类型、生产厂家等）进行统一录入，采取导入excel文件的方式，将设备基本信息导入组态程序中；

1.2人员信息采集，采集生产过程中的人员信息，包括人员的操作信息，主要是在进行操作工作前和完成操作后，组态程序根据用户的登录操作记录保存工人操作信息，自动记录其上、下班时间，并存入系统，便于查询和管理；

1.3设备运行数据采集，利用组态程序的开发接口，与总控plc（西门子1200）做对接，以获取生产线各设备/工位的动态数据，如图4所示，包括视觉定位系统数据变量、机械手（包括冲床上料、转盘上料和转盘下料）数据变量、冲床数据变量、分割器数据变量、钻孔设备数据变量、通孔检测设备数据变量、倒角设备数据变量、孔径检测设备数据变量、攻丝设备数据变量、螺纹检测设备数据变量、缩口设备数据变量及视觉检测系统数据变量，并在组态程序中按设备/工位对变量进行定义和类型分配，包括设备状态、输入输出电压、输入输出电流、设备运转时间、设备开机时间、故障代码、生产零件数量等各类信息数据；

1.4环境数据采集，托板螺母生产线是一个有机整体，周围的环境对生产过程设备的运行效率所产生的影响不容小觑，在生产线周围安装传感器，实时采集并监测生产线周围的温度、湿度、噪声等环境数据；

1.5设备故障下采取的解决办法，在组态程序的关系型数据库中构建生产线的业务数据库系统，在业务数据库系统中定义各设备的故障代码、故障说明及相应故障的解决方法，根据故障代码，反馈到组态程序中，针对故障，给出相应的解决办法，提升对突发情况的应急速度；

2、对设备状态进行监控，对生产线整线的运转流程和生产线上各设备/工位进行状态监控，包括设备/工位的相关数据的实时变化监控和管理，实现生产过程资料的量化和集中管理；

2.1托板螺母生产线整体运行状态图，主要实现生产线整线的运转过程监控和管理，实时动态显示整个生产线的运行状态，及时宏观观测各工位是否正常工作，哪个工位出现异常；

2.2托板螺母生产线各设备/工位运行状态图，主要实现展示各设备/工位的运行数据变化情况，对设备运行数据进行处理和汇总，包括实时数据的动态展示和历史数据的报表查询，可按照时间段查询各设备相关数据变量的报表和各设备的故障/报警详细情况，达到针对各设备个性化组态监控管理的目标；

3、设置设备报警信息，对各设备/工位的相关数据设置报警上下限规则，按照规则判断当前数据是否处于异常，若出现异常数据或得到故障代码，则组态程序进行报警并存储报警数据或故障代码，对于报警后应该产生的操作（即对报警动作的响应），则根据需求制定方案，如显示报警对应的相关说明信息，提示产生原因，并给出解决故障的办法；同时针对历史报警信息，还可根据需求，分时间段、分产品类型、分设备/工位查询报警信息，并具备导出与打印功能；

此外，托板螺母生产线的设备均应在适应环境下进行生产，一旦环境出现激变，便会影响设备的寿命或生产效率，因此，需针对生产线周围的温度、湿度、噪声等环境数据，进行实时监测，出现异常即产生报警信息，通知工作人员处理；

4、生产指标计算，根据采集的数据信息，按照生产管理需求，计算生产指标，包括计划完成产品数量、实际完成合格产品数量、生产计划完成率、实际完成合格品数量、总投入工时、设备停工次数、设备维修次数、产品合格率、次品率、废品率、生产效率及设备利用率，如图5所示，得到指标数据后，绘制指标看板，实时统计下线的托板螺母的数量（包括合格品和不合格品等），并计算合格率和不合格率，便于主管人员实时查看生产进度和生产质量，并可通过界面链接，实现图表展示；

5、设置系统权限：操作的权限管理主要包括开发权限和运行权限管理，其中，开发权限可以登录开发和运行组态程序，对整个系统进行全面控制；运行权限可按照用户的特性，将其分为管理员权限和操作员权限，管理员可查看运行系统的全部信息，操作员根据其分配的权限，查看相应的运行界面和设备参数，通过这种方式，可实现系统的安全管理，为不同级别的人员赋予不同的操作权限，防止系统信息泄露和被非授权人员干扰；

开发权限：为更好的保证工程运行的安全和稳定可靠，通过给开发人员分配登录账户和密码，保证只有开发人员能够对组态程序进行开发和配置，防止无关人员对组态程序进行操作，从而造成组态程序数据和界面紊乱；

运行权限：通过设置运行权限管理用户，根据登录用户的使用权限为其提供相应的使用范围和权限，每个用户可以有一个专用密码，登陆时必须输入密码，运行权限分为管理员和操作员，操作员只能使用系统功能，不能进行任何的修改设置；管理员为高级别用户，可以实现系统全功能（包括状态、报警及统计指标看板等）的查看，并可在运行端设置系统配置参数；

6、数据存储与备份，为保证对生产数据的可追溯，便于对生产数据进行分析，消除数据孤岛，将托板螺母生产过程中产生的所有数据均备份存储至mysql数据库中，除总控plc传来的数据字段外，还应在scada里设计两类变量：1）错误名称及解决办法，从mysql数据库导出到scada中；2）人员相关信息，从scada录入，导入mysql数据库中；3）环境数据，从传感器获取，导入mysql数据库中。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。