自動(dòng)化掃碼防差錯(cuò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

導(dǎo)語(yǔ)：自動(dòng)化掃碼防差錯(cuò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】在煙絲外發(fā)工序中，針對(duì)其人工核對(duì)煙箱信息時(shí)存在的異常情況，結(jié)合生產(chǎn)制造執(zhí)行（MES）系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化掃碼防差錯(cuò)設(shè)計(jì)。在外發(fā)輸送機(jī)上增加寬角度掃碼裝置，實(shí)現(xiàn)外發(fā)煙箱信息自動(dòng)識(shí)別、防差錯(cuò)比對(duì)，提高外發(fā)煙箱的正確性及條碼信息的準(zhǔn)確性，并反饋煙箱條碼信息至MES系統(tǒng)，自動(dòng)生成電子賬務(wù)信息。通過(guò)該系統(tǒng)實(shí)施，在滿足賬務(wù)信息零異常需求的同時(shí)大大提升了工作效率，具有一定的可推廣性。

【關(guān)鍵詞】防差錯(cuò)系統(tǒng)；掃碼技術(shù)應(yīng)用；煙箱外發(fā)

隨著中國(guó)制造2025的推進(jìn)，未來(lái)制造業(yè)將逐漸演變成網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化、信息化相結(jié)合的智能工廠模式，傳統(tǒng)依靠人工的制造業(yè)生產(chǎn)形式將逐步被取締。在現(xiàn)有的自動(dòng)化控制模式下生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）不僅優(yōu)化工藝生產(chǎn)流程、提高工作效率，同時(shí)對(duì)生產(chǎn)加工的準(zhǔn)確性及產(chǎn)品質(zhì)量都有良好的促進(jìn)作用[1]。在進(jìn)行設(shè)備升級(jí)改造過(guò)程中，不僅需采取自動(dòng)化措施代替人工操作，同時(shí)要形成控制閉環(huán)，對(duì)自動(dòng)化操作進(jìn)行信息驗(yàn)證。煙草行業(yè)中，采用不同的信息識(shí)別技術(shù)對(duì)產(chǎn)品特征進(jìn)行儲(chǔ)存、讀取，進(jìn)行防差錯(cuò)校驗(yàn)，保證信息的準(zhǔn)確性。文獻(xiàn)[2-4]通過(guò)在底層PLC中進(jìn)行信息判斷，控制生產(chǎn)進(jìn)程，但未將結(jié)果信息與MES系統(tǒng)關(guān)聯(lián)反饋；文獻(xiàn)[5，6]對(duì)制絲重點(diǎn)工序加香加料進(jìn)行比對(duì)，文獻(xiàn)[7]針對(duì)煙箱入庫(kù)工序進(jìn)行防差錯(cuò)設(shè)計(jì)，但其均通過(guò)固定靜止式掃碼方式進(jìn)行條碼識(shí)別；文獻(xiàn)[8]主要以管理方法對(duì)卷包生產(chǎn)工藝過(guò)程質(zhì)量進(jìn)行防差錯(cuò)管控。本文根據(jù)外發(fā)作業(yè)實(shí)際情況進(jìn)行自動(dòng)化掃碼防差錯(cuò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，針對(duì)不同批次、牌號(hào)的煙箱條碼信息，在皮帶橋上安裝固定式條碼識(shí)別設(shè)備，對(duì)途經(jīng)輸送煙包依次進(jìn)行條碼識(shí)別，并自動(dòng)在MES系統(tǒng)生成出庫(kù)記錄，形成煙箱信息電子臺(tái)賬。對(duì)于外發(fā)出庫(kù)作業(yè)中存在混箱、混批、條碼標(biāo)識(shí)破損等一系列問(wèn)題，通過(guò)條碼信息對(duì)比進(jìn)行防差錯(cuò)校驗(yàn)，杜絕煙箱信息錯(cuò)誤現(xiàn)象產(chǎn)生，同時(shí)實(shí)現(xiàn)煙箱條碼異常0反饋率的目標(biāo)。

1系統(tǒng)基本組成

本系統(tǒng)選用自動(dòng)掃碼裝置進(jìn)行煙箱信息識(shí)別并傳輸至本地設(shè)備PLC控制端，通過(guò)制絲集控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)煙箱信息采集并上傳至工廠MES平臺(tái)進(jìn)行賬務(wù)統(tǒng)計(jì)工作。該系統(tǒng)主要由自動(dòng)掃碼設(shè)備、PLC控制器、制絲集控系統(tǒng)、MES系統(tǒng)及人機(jī)交互系統(tǒng)組成。MES系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求生成產(chǎn)品外發(fā)計(jì)劃并通過(guò)制絲集控系統(tǒng)下發(fā)至底層控制設(shè)備中進(jìn)行執(zhí)行，在底層PLC中實(shí)現(xiàn)MES下發(fā)信息與自動(dòng)掃碼設(shè)備的信息比對(duì)，對(duì)外發(fā)煙箱信息進(jìn)行校驗(yàn)。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1設(shè)計(jì)思路

（1）煙箱條碼自動(dòng)識(shí)別增加自動(dòng)掃碼裝置，在煙箱進(jìn)入皮帶機(jī)輸送過(guò)程中自動(dòng)實(shí)現(xiàn)煙箱信息條碼識(shí)別，并實(shí)時(shí)上傳數(shù)字條碼信息至PLC控制器中?；诠I(yè)以太網(wǎng)在車間的廣泛應(yīng)用，選取以太網(wǎng)通訊的SICKCLV65x系列條形碼掃描器，其往復(fù)偏轉(zhuǎn)反射器設(shè)計(jì)具有寬角度自動(dòng)擺動(dòng)掃描功能，滿足對(duì)運(yùn)動(dòng)條碼自動(dòng)識(shí)別的需求，提高信息讀取的準(zhǔn)確性。（2）煙箱信息比對(duì)在PLC控制器中進(jìn)行煙箱條碼信息確認(rèn)，根據(jù)MES系統(tǒng)下發(fā)的任務(wù)信息，比對(duì)實(shí)時(shí)煙箱的牌號(hào)、批次、生產(chǎn)日期、序列號(hào)等信息，確保外發(fā)煙箱信息的準(zhǔn)確性。（3）煙箱數(shù)量統(tǒng)計(jì)增加光電感應(yīng)器件在皮帶輸送機(jī)上實(shí)現(xiàn)路徑煙箱數(shù)統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行光電計(jì)數(shù)信息與條碼識(shí)別數(shù)量比對(duì)，確保煙箱掃描統(tǒng)計(jì)無(wú)遺漏。M=N式中，M：根據(jù)光電感應(yīng)統(tǒng)計(jì)的煙箱數(shù)量；N：自動(dòng)掃碼裝置正確讀取的煙箱條碼數(shù)量。（4）煙箱條碼信息賬務(wù)統(tǒng)計(jì)在本地PLC控制系統(tǒng)內(nèi)對(duì)時(shí)間、批次、牌號(hào)等信息正確且已實(shí)際外發(fā)的煙箱條碼進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，通過(guò)制絲集控系統(tǒng)采集上傳至MES系統(tǒng)，并在MES系統(tǒng)內(nèi)根據(jù)其唯一的箱條碼信息進(jìn)行賬務(wù)自動(dòng)核銷。

2.2系統(tǒng)控制流程

Step1：在MES系統(tǒng)內(nèi)根據(jù)外發(fā)計(jì)劃下發(fā)工單至底層控制PLC中，工單中包含外發(fā)煙箱批次、牌號(hào)、日期、數(shù)量等信息。Step2：生產(chǎn)計(jì)劃執(zhí)行，并在生產(chǎn)中對(duì)外發(fā)煙箱條碼自動(dòng)掃描識(shí)別，若未識(shí)別到煙箱條碼則報(bào)警。Step3：根據(jù)自動(dòng)掃碼裝置識(shí)別信息在底層控制器中自動(dòng)進(jìn)行煙箱信息比對(duì)，確保信息的準(zhǔn)確性。Step4：皮帶輸送機(jī)控制。根據(jù)底層控制器中比對(duì)信息情況及報(bào)警信息實(shí)現(xiàn)外發(fā)皮帶輸送機(jī)的啟?？刂?。Step5：信息自動(dòng)上傳。對(duì)實(shí)際外發(fā)煙箱掃碼信息上傳至MES系統(tǒng)，進(jìn)行系統(tǒng)煙箱信息賬務(wù)核銷。圖2系統(tǒng)控制流程圖

2.3控制程序?qū)崿F(xiàn)

煙絲外發(fā)掃碼作為煙箱外發(fā)進(jìn)程的最后一道工序，兼有對(duì)輸出產(chǎn)品檢查校驗(yàn)的工藝要求。在自動(dòng)伸縮機(jī)西門子1200PLC中及時(shí)根據(jù)MES下發(fā)的批次煙箱信息與掃碼裝置讀取信息進(jìn)行關(guān)鍵數(shù)據(jù)點(diǎn)比對(duì)校驗(yàn)（批次、牌號(hào)、產(chǎn)地等信息），根據(jù)其防差錯(cuò)比對(duì)結(jié)果及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，并基于其報(bào)警信號(hào)控制輸送皮帶運(yùn)行。為防止煙箱倒放、左右反向放置等情況，感應(yīng)光電與掃描裝置配合，在感應(yīng)關(guān)電被遮擋后開(kāi)始煙箱掃描，若光電開(kāi)關(guān)恢復(fù)后未更新條碼信息則進(jìn)行未掃描到煙箱信息報(bào)警。同時(shí)為防止人為原因造成光電開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作在硬件上進(jìn)行光電感應(yīng)距離調(diào)整（最大感應(yīng)距離至輸送橋中部）；根據(jù)煙箱通過(guò)光電開(kāi)關(guān)時(shí)間設(shè)置光電管遮擋報(bào)警。本系統(tǒng)PLC控制程序基于博圖V14版本編寫，對(duì)SICK掃碼器讀取的煙箱實(shí)時(shí)條碼信息進(jìn)行處理，獲取字符串結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，并根據(jù)工廠工藝編碼要求進(jìn)行字符截取處理，最終形成不同屬性的字符串結(jié)構(gòu)；同時(shí)對(duì)生產(chǎn)管理系統(tǒng)MES下發(fā)字符串結(jié)構(gòu)工單信息分解，通過(guò)字符串比對(duì)命令對(duì)煙包信息進(jìn)行多層次校驗(yàn)。在煙箱條碼識(shí)別防差錯(cuò)程序搭建過(guò)程中，根據(jù)計(jì)量光電管信號(hào)下降沿進(jìn)行自動(dòng)計(jì)數(shù)，可準(zhǔn)確判斷出正常通過(guò)煙包數(shù)量，同時(shí)根據(jù)煙箱條碼識(shí)別的煙包序號(hào)差別，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同掃碼識(shí)別煙包的數(shù)量統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)兩者煙包計(jì)量數(shù)據(jù)大小進(jìn)行防差錯(cuò)比對(duì)，可有效地實(shí)現(xiàn)未掃描煙箱條碼報(bào)警。

2.4界面設(shè)計(jì)

作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)加裝信息化顯示看板，及時(shí)通過(guò)制絲集控平臺(tái)在工作現(xiàn)場(chǎng)顯示外發(fā)任務(wù)信息，方便員工查看。屏幕顯示內(nèi)容含有以下元素：煙包編碼、當(dāng)前煙包條碼、煙包牌號(hào)、批次信息、已發(fā)煙包數(shù)量等，并提取煙箱條碼中批次的煙包編碼進(jìn)行屏幕顯示，若已正常發(fā)貨則編碼信息變?yōu)榫G色。通過(guò)進(jìn)行目視化看板展示，與車間精益管理方針緊密結(jié)合，有效地提高車間現(xiàn)場(chǎng)管理水平。在MES系統(tǒng)中，通過(guò)定期掃描讀取制絲段控PLC中儲(chǔ)存的煙箱條碼信息，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)煙箱條碼信息狀態(tài)自動(dòng)更新，完成賬務(wù)核銷工作；優(yōu)化外發(fā)煙絲界面，賬務(wù)人員可遠(yuǎn)程查看外發(fā)煙箱進(jìn)程、已發(fā)送煙箱數(shù)量、條碼信息。如圖3所示，操作人員可通過(guò)武煙MES賬號(hào)外發(fā)煙絲條碼界面進(jìn)行以單據(jù)日期、牌號(hào)、批次進(jìn)行賬務(wù)信息查詢，查看具體單據(jù)任務(wù)執(zhí)行信息及各單據(jù)內(nèi)煙箱信息庫(kù)存狀態(tài)。

3系統(tǒng)功能驗(yàn)證

為驗(yàn)證外發(fā)煙絲掃碼檢驗(yàn)系統(tǒng)的有效性，跟蹤煙絲外發(fā)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程，并人為設(shè)置一些非正常情況，對(duì)該系統(tǒng)的有效性及準(zhǔn)確性進(jìn)項(xiàng)驗(yàn)證。根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)情況，在生產(chǎn)中人為異常情況設(shè)置進(jìn)而對(duì)設(shè)備的有效性及準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證。由表1可知：（1）在存在條碼破損、分辨率低等影響讀取時(shí)皮帶輸送機(jī)停止運(yùn)行，保證外發(fā)條碼完好性。（2）出現(xiàn)煙箱條碼信息重復(fù)、非該批次煙箱等問(wèn)題時(shí)系統(tǒng)防差錯(cuò)比對(duì)功能正常運(yùn)行，保證煙絲煙箱信息的準(zhǔn)確性。（3）對(duì)于人為原因造成的煙絲煙箱放置不規(guī)范未能實(shí)現(xiàn)條碼識(shí)別情況，及時(shí)報(bào)警停止運(yùn)行，確保箱箱掃碼比對(duì)確認(rèn)。（4）面對(duì)人工粘貼條碼時(shí)存在標(biāo)簽粘貼傾斜的情況，由于選用寬角度自動(dòng)擺動(dòng)掃描的條碼識(shí)別器，仍然可實(shí)現(xiàn)條碼自動(dòng)識(shí)別，保證該系統(tǒng)的可靠性。

4結(jié)束語(yǔ)

基于生產(chǎn)制造執(zhí)行MES系統(tǒng)，設(shè)計(jì)煙箱信息自動(dòng)掃碼設(shè)計(jì)系統(tǒng)。充分考慮實(shí)際生產(chǎn)情況，進(jìn)行煙箱數(shù)量、條碼信息等多層次防差錯(cuò)程序設(shè)計(jì)，保障系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，并自動(dòng)上傳外發(fā)煙箱信息生產(chǎn)電子賬務(wù)信息，提高工作效率。

作者：蔣鵬沖 張思明 李會(huì)平 單位：屈國(guó)江湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司武漢卷煙廠