基于MES的黄豆仓管理控制研究与应用
2020-10-10吴育声王罡
吴育声 王罡
摘要:基于MES的技术优势,对黄豆仓的管理控制需求进行深入分析,开发出一套面向黄豆仓的生产管理控制系统,以实现系统的入仓管理、筒仓管理、出仓管理、批次管理、收货管理、库存管理、报表分析、设备状态监控、环境监测、设备巡检管理、设备自控、异常报警处理等功能。同时,建立MES与WMS、SAP之间的信息对接,实现黄豆仓生产作业控制、黄豆物料跟踪及质量追溯等作业执行层业务管理功能。
关键词:黄豆仓;MES;管理控制
0 引言
制造执行系统MES全称“Manufacturing Execution System”,是美国AMR公司(Advanced Manufacturing Research,Inc.)于20世纪90年代初首次提出,旨在加强ERP计划的执行功能,将计划层同车间作业现场控制通过执行系统联系起来[1]。
1 黄豆仓简介
黄豆是酱油类调味品行业的重要原材料之一,而黄豆仓是存储黄豆的装置。整个黄豆仓系统由入仓系统、储存系统和出仓系统三部分组成。入仓系统分袋装线入豆和散装线入豆,黄豆在入仓过程中要求兼具杂质去除和黄豆重量称量等功能;储存系统指黄豆储存在黄豆仓中,要求有监控仓内外温湿度、自动通风降温等功能;出仓系统主要考虑黄豆出仓种类、数量和先进先出等因素,并解决与下一道生产工艺相互衔接的问题。整个黄豆仓系统关键设备有绞龙、刮板机、提升机、去石机、永磁筒、除轻杂、计量称、黄豆仓、阀门及配套传感器、行程开关等。详细流程图如图1所示。
2 MES设计
2.1 控制内容及策略
对黄豆仓管理控制需求进行深入研究分析,制定部分主要工艺控制策略如下:
2.1.1 自动选仓逻辑
(1)选仓的顺序:先低料位仓,再按顺序选择;
(2)如没有可选仓,系统弹出报警;
(3)散装/袋装输送线不能同时向同一黄豆仓送料。
2.1.2 入仓控制
(1)每批次入仓前,系统需判断PLC发送给上位机关键设备的故障字,如果故障字为0,则上位机在其他条件满足的情况下,下发投料开始信号,同时将投料口、仓号、重量等信息以列表形式发送给下位机。如果故障字为其他数字,上位机则显示故障字对应的故障注释,同时锁定投料开始按钮,禁止投料。
(2)入仓尽量保证一批次进入同一个筒仓。
(3)达到高料位报警或投料口结束投料按钮按下之后,PLC将上位机上一次发送过来的列表信息先清零,等待下一次开始投料重新配送,并依此循环。
(4)入仓冲抵工艺要求:若上次入仓是A类黄豆,为排除运输带上残留的A类黄豆,本次进B类黄豆时要先用2 t进行冲抵。
(5)上位机下发投料开始信号,PLC需清除计量秤上的数据以保证本次数据从零开始计量。
2.1.3 出仓控制[2]
(1)出仓的选择顺序:先锁定待烟熏的仓,再以先进先出为原则出豆。
(2)出仓请求由下一道生产工序提供一个电平,出仓请求电平为1,则开阀,反之关阀。
(3)出仓选择由上位机完成,当出仓请求电平为1且系统关键设备无故障时,上位机下发出仓列表到PLC,列表内第一个豆仓出料完成则关阀,并切换到列表内的第二个豆仓,依此循环。
(4)由于出仓是有出仓计划的,在后台开发一个Excel导入模块来接收出仓计划,现场工人选择出仓计划执行即可。计划信息应包含黄豆种类、数量等信息。
2.1.4 质量控制
(1)质量检验在WMS里进行,MES提供web api由WMS调用,传递质检结果。
(2)烟熏控制:在MES系统中配置烟熏计划,配置一个锁定期,在仓进入锁定期之后锁定进料,优先排出锁定仓大豆,锁定期时间可设定。
2.2 MES功能模块设计
结合黄豆仓管理控制工艺要求,开发如表1所示MES功能模块及子模块内容。
2.3 业务流程设计
整个MES业务流程如图2所示。
3 系统功能效果
基于MES技术开发的黄豆仓管理控制系统在实际应用中取得了如下良好效果:
(1)提升黄豆仓的自动化程度,实现黄豆仓的自动化操作、网络化管理;有效减轻员工的劳动工作量和劳动强度,节约人力成本。
(2)提升黄豆的品质管控。系统成功实现先进先出、黄豆追溯、批次管理、定期烟熏、黄豆种类防混储存、冲抵工艺、温湿度监控、风机自动启停等多项品质精细化控制管理。
(3)实现MES与WMS、SAP之间对接,解决工厂内部各系统之间的信息孤岛问题。
(4)依托MES技术实现信息化与自动化的深度融合,推进工厂的智能化制造建设。
(5)推进工厂无纸化建设。依托MES自身功能、MES与WMS之间信息的互联互通,系统可减少大量报表填写。
(6)开发出MES的设备巡检模块。员工使用手机App扫描设备二维码,即可实现对设备的定期巡检与维护。
(7)依靠MES设计的报表分析功能,对生产数据进行统计分析,让员工有效掌握生产数据并指导生产,如图3、图4所示。
4 结语
基于MES的黄豆仓管理控制系统是一套自动化和信息化深度融合的管控系统。在自控方面,系统充分利用条码技术、数据采集技术、工业自动化控制技术、网络信息化技术等,实现黄豆的自动入仓、自动出仓、自动调节仓内温湿度等控制功能。在信息化方面,基于MES实现了系统数据的统计分析、质量追溯等功能。同时利用MES與WMS、SAP之间信息的互联互通,解决工厂内部各系统之间信息孤岛问题,助推工厂智能化制造建设和工厂工业4.0愿景的初步实现。
[参考文献]
[1] 杨裕相,谢康.制造执行系统(MES)在制药行业中的实施应用[J].机电信息,2018(32):27-35.
[2] 王罡,吴育声,郭宪堂,等.一种豆仓运行控制的系统:201610012253.X[P].2016-04-06.
收稿日期:2020-07-21
作者简介:吴育声(1981—),男,广东肇庆人,机电高级工程师,主要从事机电工程设计、安装与管理工作。