自動化掃碼防差錯系統(tǒng)設(shè)計分析

1、自動化掃碼防差錯系統(tǒng)設(shè)計分析【摘要】在煙絲外發(fā)工序中，針對其人工核對煙箱信息時存在的異常情況，結(jié)合生產(chǎn)制造執(zhí)行（MES）系統(tǒng)進行自動化掃碼防差錯設(shè)計。在外發(fā)輸送機上增加寬角度掃碼裝置，實現(xiàn)外發(fā)煙箱信息自動識別、防差錯比對，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)，自動生成電子賬務(wù)信息。通過該系統(tǒng)實施，在滿足賬務(wù)信息零異常需求的同時大大提升了工作效率，具有一定的可推廣性。【關(guān)鍵詞】防差錯系統(tǒng)；掃碼技術(shù)應(yīng)用；煙箱外發(fā)隨著中國制造2025的推進，未來制造業(yè)將逐漸演變成網(wǎng)絡(luò)化、自動化、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)有的自動化控制

2、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，同時對生產(chǎn)加工的準(zhǔn)確性及產(chǎn)品質(zhì)量都有良好的促進作用1。在進行設(shè)備升級改造過程中，不僅需采取自動化措施代替人工操作，同時要形成控制閉環(huán)，對自動化操作進行信息驗證。煙草行業(yè)中，采用不同的信息識別技術(shù)對產(chǎn)品特征進行儲存、讀取，進行防差錯校驗，保證信息的準(zhǔn)確性。文獻2-4通過在底層PLC中進行信息判斷，控制生產(chǎn)進程，但未將結(jié)果信息與MES系統(tǒng)關(guān)聯(lián)反饋；文獻5，6對制絲重點工序加香加料進行比對，文獻7針對煙箱入庫工序進行防差錯設(shè)計，但其均通過固定靜止式掃碼方式進行條碼識別；文獻8主要以管理方法對卷包生產(chǎn)工藝過程質(zhì)量進行防差錯管控。本文根

3、據(jù)外發(fā)作業(yè)實際情況進行自動化掃碼防差錯系統(tǒng)設(shè)計，針對不同批次、牌號的煙箱條碼信息，在皮帶橋上安裝固定式條碼識別設(shè)備，對途經(jīng)輸送煙包依次進行條碼識別，并自動在MES系統(tǒng)生成出庫記錄，形成煙箱信息電子臺賬。對于外發(fā)出庫作業(yè)中存在混箱、混批、條碼標(biāo)識破損等一系列問題，通過條碼信息對比進行防差錯校驗，杜絕煙箱信息錯誤現(xiàn)象產(chǎn)生，同時實現(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)選用自動掃碼裝置進行煙箱信息識別并傳輸至本地設(shè)備PLC控制端，通過制絲集控系統(tǒng)實現(xiàn)煙箱信息采集并上傳至工廠MES平臺進行賬務(wù)統(tǒng)計工作。該系統(tǒng)主要由自動掃碼設(shè)備、PLC控制器、制絲集控系統(tǒng)、MES系統(tǒng)及人機交互系統(tǒng)組成。MES

4、系統(tǒng)根據(jù)實際生產(chǎn)需求生成產(chǎn)品外發(fā)計劃并通過制絲集控系統(tǒng)下發(fā)至底層控制設(shè)備中進行執(zhí)行，在底層PLC中實現(xiàn)MES下發(fā)信息與自動掃碼設(shè)備的信息比對，對外發(fā)煙箱信息進行校驗。2系統(tǒng)設(shè)計2.1設(shè)計思路（1）煙箱條碼自動識別增加自動掃碼裝置，在煙箱進入皮帶機輸送過程中自動實現(xiàn)煙箱信息條碼識別，并實時上傳數(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)計具有寬角度自動擺動掃描功能，滿足對運動條碼自動識別的需求，提高信息讀取的準(zhǔn)確性。（2）煙箱信息比對在PLC控制器中進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，比對實

5、時煙箱的牌號、批次、生產(chǎn)日期、序列號等信息，確保外發(fā)煙箱信息的準(zhǔn)確性。（3）煙箱數(shù)量統(tǒng)計增加光電感應(yīng)器件在皮帶輸送機上實現(xiàn)路徑煙箱數(shù)統(tǒng)計，進行光電計數(shù)信息與條碼識別數(shù)量比對，確保煙箱掃描統(tǒng)計無遺漏。M=N式中，M：根據(jù)光電感應(yīng)統(tǒng)計的煙箱數(shù)量；N：自動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)計在本地PLC控制系統(tǒng)內(nèi)對時間、批次、牌號等信息正確且已實際外發(fā)的煙箱條碼進行統(tǒng)計，通過制絲集控系統(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行賬務(wù)自動核銷。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、日

6、期、數(shù)量等信息。Step2：生產(chǎn)計劃執(zhí)行，并在生產(chǎn)中對外發(fā)煙箱條碼自動掃描識別，若未識別到煙箱條碼則報警。Step3：根據(jù)自動掃碼裝置識別信息在底層控制器中自動進行煙箱信息比對，確保信息的準(zhǔn)確性。Step4：皮帶輸送機控制。根據(jù)底層控制器中比對信息情況及報警信息實現(xiàn)外發(fā)皮帶輸送機的啟?？刂啤tep5：信息自動上傳。對實際外發(fā)煙箱掃碼信息上傳至MES系統(tǒng)，進行系統(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)進程的最后一道工序，兼有對輸出產(chǎn)品檢查校驗的工藝要求。在自動伸縮機西門子1200PLC中及時根據(jù)MES下發(fā)的批次煙箱信息與掃碼裝置讀取信息進行關(guān)鍵數(shù)據(jù)點比對

7、校驗（批次、牌號、產(chǎn)地等信息），根據(jù)其防差錯比對結(jié)果及時發(fā)出報警信息，并基于其報警信號控制輸送皮帶運行。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)電被遮擋后開始煙箱掃描，若光電開關(guān)恢復(fù)后未更新條碼信息則進行未掃描到煙箱信息報警。同時為防止人為原因造成光電開關(guān)誤動作在硬件上進行光電感應(yīng)距離調(diào)整（最大感應(yīng)距離至輸送橋中部）；根據(jù)煙箱通過光電開關(guān)時間設(shè)置光電管遮擋報警。本系統(tǒng)PLC控制程序基于博圖V14版本編寫，對SICK掃碼器讀取的煙箱實時條碼信息進行處理，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)；同時對生產(chǎn)管理系統(tǒng)MES下

8、發(fā)字符串結(jié)構(gòu)工單信息分解，通過字符串比對命令對煙包信息進行多層次校驗。在煙箱條碼識別防差錯程序搭建過程中，根據(jù)計量光電管信號下降沿進行自動計數(shù)，可準(zhǔn)確判斷出正常通過煙包數(shù)量，同時根據(jù)煙箱條碼識別的煙包序號差別，實現(xiàn)對不同掃碼識別煙包的數(shù)量統(tǒng)計，并根據(jù)兩者煙包計量數(shù)據(jù)大小進行防差錯比對，可有效地實現(xiàn)未掃描煙箱條碼報警。2.4界面設(shè)計作業(yè)現(xiàn)場加裝信息化顯示看板，及時通過制絲集控平臺在工作現(xiàn)場顯示外發(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、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行屏幕顯示，若已正常發(fā)貨則編碼信息變?yōu)榫G色。通過進行目視化看

9、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)場管理水平。在MES系統(tǒng)中，通過定期掃描讀取制絲段控PLC中儲存的煙箱條碼信息，實現(xiàn)系統(tǒng)煙箱條碼信息狀態(tài)自動更新，完成賬務(wù)核銷工作；優(yōu)化外發(fā)煙絲界面，賬務(wù)人員可遠程查看外發(fā)煙箱進程、已發(fā)送煙箱數(shù)量、條碼信息。如圖3所示，操作人員可通過武煙MES賬號外發(fā)煙絲條碼界面進行以單據(jù)日期、牌號、批次進行賬務(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)煙箱信息庫存狀態(tài)。3系統(tǒng)功能驗證為驗證外發(fā)煙絲掃碼檢驗系統(tǒng)的有效性，跟蹤煙絲外發(fā)轉(zhuǎn)運過程，并人為設(shè)置一些非正常情況，對該系統(tǒng)的有效性及準(zhǔn)確性進項驗證。根據(jù)實際的生產(chǎn)情況，在生產(chǎn)中人為異常情況設(shè)置進而對設(shè)備的有效性及準(zhǔn)確性進行驗證。由表1可知：（1）在存在條碼破損、分辨率低等影響讀取時皮帶輸送機停止運行，保證外發(fā)條碼完好性。（2）出現(xiàn)煙箱條碼信息重復(fù)、非該批次煙箱等問題時系統(tǒng)防差錯比對功能正常運行，保證煙絲煙箱信息的準(zhǔn)確性。（3）對于人為原因造成的煙絲煙箱放置不規(guī)范未能實現(xiàn)條碼識別情況，及時報警停止運行，確保箱箱掃碼比對確認(rèn)。（4）面對人工粘貼條碼時存在標(biāo)簽粘貼