大屏可視化在輪胎成型機設備上的應用

張曉文，范磊亭，彭雪峰，官炳政

(軟控股份有限公司，山東 青島 266042)

企業的訂單日益增長，對產品質量和成產效率的要求顯著提高，為了提高管理水平和生產效率[1]，我們需要對生產計劃和設備效率有更精細的管理和優化，為了提升設備生產能力和運行效率，我們需要考慮如何提升相關數據或信息的采集和分析能力以及提高設備的智能化水平。

輪胎成型機設備上，正在使用的物料余量、正在生產的輪胎規格花紋、設備運行狀態、機臺信息、當前班產量顯示、計劃產量、預計產量、計劃產量完成率、近期班產記錄、近24 h時產記錄、待機時間、運行時間、停機時間、換料時間、設備綜合效率OEE、設備健康PHM等都是設備使用人員、生產人員、設備維護人員和管理人員比較關心的信息，通過在大屏幕直觀顯示這些信息，結合語音報警提示操作人員及時更換物料、輪胎重量超過偏差范圍等，可以使設備更智能，更好的為使用人員服務。

目前，在行業內的成型機設備上，大屏主要用來顯示物料使用情況或產量完成情況，大多以數值的方式顯示，本文研究的大屏可視化顯示在數據量的豐富性和視覺的直觀性方面都有一定的提升，采用柱狀圖、餅圖、儀表盤、進度條等多種方式實時顯示多項數據，并可實現報警信息的語音播報。

本文詳細介紹了大屏可視化在輪胎成型機設備上的應用，并給出了系統實現的部分主要實現程序以供參考。

1 系統運行環境

本系統運行時需注冊MSChart控件。需要安裝數據庫保存歷史數據，為了方便遠程訪問和存儲大量數據，系統采用了SQL Server 2008 R2數據庫，程序代碼以SQL數據庫為例。PC或工控機配置：

（1）操作系統：Windows 7及以上。

（2）計算機配置：4G內存以上。

（3）運行程序：WinCC V7.3SE。

2 系統說明

2.1 界面布局

軟件系統運行后，畫面會自動擴展顯示至大屏幕，畫面布局如圖1所示。畫面中顯示設備基本信息、設備運行時間統計、實時產能情況、歷史產能數據、物料使用情況、設備綜合效率、設備健康、輪胎重量等數據，數據實時刷新顯示或定時刷新顯示。

圖1 畫面布局圖

簡要介紹下界面中顯示的內容：

（1）設備的基本信息，包括：設備名稱、機臺號、設備狀態和生產規格花紋。

（2）設備運行運行時間統計：包括待機時間、運行時間、停機時間、換料時間和循環時間，運行時間按照比例直觀顯示為餅圖。

（3）產能情況：包括計劃班產、當前班產、預計班產、最高班產和計劃完成率，計劃完成率以滾動條的方式直觀顯示。

（4）物料使用情況：在輪胎成型機設備上，需要的半成品物料都來自上一道工序，物料的名稱、長度、編號等信息一般會通過紙質標簽和條碼或者電子標簽的形式標注，物料在設備上使用前，需要人工記錄物料使用情況，或通過條碼槍等設備自動將信息錄入工廠的信息化系統，物料使用過程中，設備會自動計算物料的使用情況，并通過大屏幕顯示物料的余量（還可以再生產多少條輪胎）。

物料余量顯示剩余物料可以生產輪胎的條數，低于預警條數顯示黃色，低于報警條數顯示紅色，結合報警信息可實現語音報警，當物料余量低于報警條數時系統會通過語音提示操作人員需要準備更換物料了。

已有工廠信息化系統MES的，物料投入長度可以由物料小車的RFID自動獲取，在信息化系統MES未上線的情況下，系統有單獨頁面可以設置物料投入長度、預警條數和報警條數，如圖2所示。

圖2 物料投入畫面

輸入物料長度、預警條數、報警條數后點擊投入確認，即可將數據寫入PLC中。

（5）設備綜合效率OEE：按照預計班產和計劃班產比例計算，以表盤的形式直觀顯示設備綜合效率，可以設置表盤紅色、黃色、綠色的數值范圍。

（6）設備健康PHM：通過設備易損件的使用情況自動計算設備健康值并以表盤的形式顯示，可以設置表盤紅色、黃色、綠色的數值范圍。

系統有單獨的設備健康畫面，設置各項易損件的設定標準值、權重值并顯示各項的實際使用次數，根據使用情況實時計算并顯示設備健康值。當易損件的實際使用次數大于設定標準值時，會以紅色背景顯示，提示該易損件已需要檢查或者更換。該頁面操作設置為設備人員權限，如圖3所示。

圖3 設備健康畫面

當更換易損件后，需要重新設置設定標準值，點擊清零按鈕后PLC會將使用次數清零，每使用1次，顯示值會自動加1。

（7）近期班產記錄：班產量按照時間倒序顯示近5天歷史記錄。

（8）近24 h時產量記錄：時產量按照時間倒序顯示近24 h內的歷史記錄。

（9）在界面右下角大字體顯示當前班產和上條胎胚的重量，如果重量不在偏差允許范圍內字體背景將變紅并語音報警。

2.2 歷史數據及數據分析

換班時點擊班產清零按鈕，將自動向數據庫中添加一條班產記錄，界面中每隔5 s刷新一次顯示，按照時間排序，倒序顯示最近5天的班產記錄。

胎胚稱重完成后將向數據庫中添加一條輪胎信息記錄，界面中每隔5 s刷新一次顯示，按照時間統計和排序，倒序顯示最近24 h每小時生產了幾條輪胎。

2.3 清除歷史記錄

數據庫中的歷史數據需要定期清除，否則數據庫會越來越龐大，系統默認自動清除超過3個月的班產記錄和超過一個月的輪胎信息記錄，系統可定期自動導出歷史記錄的報表，使用人員也可以手動導出報表。

2.4 主要實現程序

界面中有柱狀圖、餅狀圖以及儀表盤等，都是從SQL數據庫中或PLC中讀取的數據或對數據進行統計分析后的顯示。

下面是系統的主要實現程序:

Dim conn, rst, rst2, SQL_Table, MSHFlexGrid,Operator, sTime,eTime, strArray

Dim produce_new(48)

Dim logtime(48)

Dim produce2(24)

Set conn = CreateObject("ADODB.Connection")

Set rst = CreateObject("ADODB.RecordSet")

Set rst2 = CreateObject("ADODB.RecordSet")

‘//連接數據庫

conn.Open = "Provider=SQLOLEDB.1;Integrate dSecurity =SSPI; Persist Security Info=False;Initial Catalog= Output; Data Source=" & HMIRuntime.smarttags ("@ServerName ").value &"WINCC"

SQL_Table= "select count([Date]), datepart(hh, [Date]) [Hour]from [Output].[dbo].[TyreInfo]where day([Date])= " & Day(Now)&" group by datepart(hh,[Date])"

Set rst = conn.Execute(SQL_Table)

Set MSHFlexGrid=ScreenItems("MSHFlexGr id")

MSHFlexGrid.ColWidth(0)=15000

MSHFlexGrid.ColWidth(0)=1500

mycount=0

Do While Not rst.eof

mycount=mycount+1

rst.movenext

Loop

i=1

If mycount＞0 Then

rst.movefirst

Do While Not rst.eof

produce(Int(rst.fields(1)))=Int(rst.fields(0))

i=i+1

rst.movenext

Loop

End If

For i=0 To 23

produce2(i)=0

Next

SQL_Table= "select count([Date]), datepart(hh, [Date]) [Hour]from [Output].[dbo].[TyreInfo]where day([Date]) ="&(Day(Now)-1)&" group by datepart(hh,[Date])"

Set rst = conn.Execute(SQL_Table)

mycount=0

Do While Not rst.eof

mycount=mycount+1

rst.movenext

Loop

i=1

If mycount＞0 Then

rst.movefirst

Do While Not rst.eof

produce2(Int(rst.fields(1)))=Int(rst.fields(0))

i=i+1

rst.movenext

Loop

End If

For i=0 To 23

produce_new(47-i)=produce2(i)

logtime(i)=23-i

Next

For i=24 To 47

produce_new(47-i)=produce(i-24)

logtime(i)=47-i

Next

i=23-Hour(Now)

‘//數據處理后圖形顯示

With MSChart5

For row = 1 To 24

.Column=1

.Row =row

.Data =produce_new(i+row-1)

.rowLabel=logtime(i+row-1)

Next

End With

3 結論

通過大屏直觀顯示設備物料余量、當前班產、預計產量、產量完成率等信息，結合語音報警，可以輔助和引導操作人員及時更換物料，達成生產任務。

通過大屏直觀顯示設備運行時間、待機時間、停機時間和換料時間，可以輔助和引導生產管理人員合理優化生產計劃和跟蹤生產情況。

通過大屏直觀顯示設備健康狀況，可以輔助和引導設備維護保養人員定期檢修和維保設備及易損件，為設備運行效率提供保證。

通過不斷研究和提升，我們希望可以把設備的智能化水平更上一層，為設備使用人員提供更優質的服務。