WinCC腳本系統(tǒng)在MES系統(tǒng)中的應用

楊　洋，葉愛萍，王之恒，范　維YANG Yang，　YE Ai-ping，　WANG Zhi-heng，　FAN Wei（北京機械工業(yè)自動化研究所，北京 100120）

WinCC腳本系統(tǒng)在MES系統(tǒng)中的應用

楊洋，葉愛萍，王之恒，范維
YANG Yang，YE Ai-ping，WANG Zhi-heng，F(xiàn)AN Wei
（北京機械工業(yè)自動化研究所，北京 100120）

以某汽車裝配線為例，介紹WinCC腳本系統(tǒng)如何協(xié)助MES系統(tǒng)管理車間生產(chǎn)，為輕量化開發(fā)和部署MES系統(tǒng)提供一種解決方案。通過該方案，能夠快速、簡便地和MES系統(tǒng)進行集成。

WinCC；腳本；MES

0　引言

在某汽車廠的前后懸架總成裝配線實施過程中需要和該廠自行開發(fā)的MES系統(tǒng)進行集成，而裝配線已配有基于WinCC開發(fā)的二級系統(tǒng)。為此依托WinCC腳本系統(tǒng)提出了一套集成方案，針對MES系統(tǒng)所需功能選擇性開發(fā)，實現(xiàn)了二者的快速集成。

1　系統(tǒng)規(guī)劃

WinCC提供了兩種腳本：ANSI-C和VBScript［1］。WinCC可以通過使用函數(shù)和動作使WinCC項目中的過程動態(tài)化［1］。ANSI-C和VBScript都可以集成到圖形編輯器運行系統(tǒng)和全局腳本運行系統(tǒng)中。由于全局腳本過多會降低WinCC的響應速度，以及VBScript開發(fā)速度快、便于調(diào)試，因此采用VBScript動作實現(xiàn)集成。

針對MES系統(tǒng)需要的計劃下發(fā)及數(shù)據(jù)上傳兩項要求，本方案提供計劃讀取、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)追溯四項功能。其中，計劃讀取能夠自動/手動讀取計劃，最大限度的保證生產(chǎn)；數(shù)據(jù)記錄通過合理設計記錄方式、優(yōu)化記錄流程提供簡便高效的記錄方案；數(shù)據(jù)發(fā)送功能在裝配完成自動將生產(chǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送到MES中間數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)追溯提供本地/遠程追溯功能，既能在WinCC服務器查看所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)，也能在MES系統(tǒng)內(nèi)查看定制的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

二級系統(tǒng)和MES系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互采用中間數(shù)據(jù)庫方式，和全廠的MES數(shù)據(jù)交互接口保持一致，降低了該廠MES系統(tǒng)開發(fā)難度。

2　功能實現(xiàn)

所有功能通過I/O域輸出值更改的VBScript動作實現(xiàn)，PLC通過該I/O連接的變量觸發(fā)相關功能；所有動作均存放在WinCC啟動畫面，保證在運行系統(tǒng)激活期間能夠隨時響應；所有動作均置于底層且隱藏，確保不會影響正常操作且不產(chǎn)生誤操作。

2.1計劃讀取

托盤進入線體到達上線工位后自動觸發(fā)WinCC讀取生產(chǎn)計劃腳本：若本地緩存的計劃列表中還有未執(zhí)行的計劃，則直接將下一個計劃寫入PLC；若本地緩存的計劃列表沒有未執(zhí)行的計劃，根據(jù)下批自動/手動標志位確定讀取中間數(shù)據(jù)庫計劃或讀取手動錄入的計劃，并更新本地計劃緩存。

若車間需要緊急生產(chǎn)某個型號的車型而MES系統(tǒng)已將計劃下發(fā)無法更改，可以在WinCC輸入緊急計劃，在需要生產(chǎn)時單擊緊急計劃，此時WinCC將該計劃寫入PLC。

針對生產(chǎn)時會有需要重新裝配的情況，可以通過重走計劃功能實現(xiàn)該功能。車間手動生產(chǎn)時PLC無法觸發(fā)WinCC讀取計劃腳本，期間生產(chǎn)的計劃在恢復自動生產(chǎn)后可以通過跳過計劃功能跳過已生產(chǎn)的計劃。生產(chǎn)計劃畫面如圖1所示。

圖1　生產(chǎn)計劃畫面

2.2數(shù)據(jù)記錄

對于裝配線而言，每種型號需要記錄的數(shù)據(jù)類型及數(shù)量各不相同。通過為每臺設備建立各自獨立的數(shù)據(jù)表存儲數(shù)據(jù)，并在各數(shù)據(jù)表建立總成ID或裝配時間的索引，可以使得數(shù)據(jù)庫減少空白字段，提高整體易維護性、擴展性。

根據(jù)設備特點以及所記錄數(shù)據(jù)的實際需求編寫相應設備的數(shù)據(jù)記錄腳本。PLC程序在完成每項操作時給出完成信號，以此觸發(fā)WinCC對應的腳本。為提高響應速度、防范數(shù)據(jù)丟失，雖然該線設備可以劃分為幾類，數(shù)據(jù)記錄時仍按設備數(shù)量編寫腳本；為降低開發(fā)難度、提高后期程序維護性，參考C語言宏定義，在定義WinCC變量時采用“設備名+序號”方式，在腳本起始定義變量指示序號，腳本中使用WinCC變量時使用“&”將序號與變量名中其他固定字符相連接。以第3號電動扳手的最終力矩為例，定義WinCC變量為ETool3. FinalAngle，在腳本起始定義“gun_num”變量并賦值為3，在腳本中使用該變量的格式為“"ETool" & gun_ num & ". FinalAngle"”。

2.3數(shù)據(jù)發(fā)送

總成裝配完畢，觸發(fā)發(fā)送數(shù)據(jù)信號。根據(jù)總成ID在數(shù)據(jù)庫各個數(shù)據(jù)表中查詢MES需要的數(shù)據(jù)，組成SQL語句，填入SQL語句數(shù)組。連接MES中間數(shù)據(jù)庫，逐條執(zhí)行SQL語句數(shù)組中的語句，將數(shù)據(jù)發(fā)送到中間數(shù)據(jù)庫。

2.4數(shù)據(jù)追溯

由于MES系統(tǒng)僅需要各總成的條碼信息，其他擰緊數(shù)據(jù)、檢測數(shù)據(jù)等需要存儲在本地WinCC服務器。在WinCC服務器提供分類查詢，可以同一時間集中查看產(chǎn)品的某一類信息。查詢時可以根據(jù)需要選擇按時間查詢、按總成查詢以及按零部件查詢?nèi)N。查詢結果可以導出到CSV文件中。遠程追溯借助MES系統(tǒng)，在其系統(tǒng)內(nèi)進行追溯。數(shù)據(jù)追溯如圖2所示。

圖2　數(shù)據(jù)追溯畫面

3　結論

WinCC腳本系統(tǒng)和MES集成后，加快了MES系統(tǒng)的部署進度，降低了MES系統(tǒng)與車間PLC控制系統(tǒng)之間的維護復雜度，取得了較好效果。

［1］ 西門子（中國）有限公司自動化與驅(qū)動集團.深入淺出西門子WinCC V6（附光盤）［M］.北京:北京航空航天大學出版社，2004.

Application of winCC script system in MES

TP29

A

1009-0134（2016）06-0013-02

2016-04-20

楊洋（1987 -），女，河北衡水人，助理工程師，本科，研究方向制造業(yè)MS系統(tǒng)的開發(fā)與部署。