变速箱装配线设备管理信息系统设计与实现

贾亮 王雅君 王德权

摘要：该文是通过对南昌某双离合器变速箱装配企业的管理制度和业务流程的分析和研究，设计了一套设备管理信息系统，该系统是以OPC、UDP远程通讯技术为基础，通过计算机和PLC的信息交互，实现了对变速箱装配线各个工位的设备工作状态进行实时监控，显示现场装配设备的故障报警信息、维护保养信息等。同时采集并存储装配过程中的重要数据，为后续的SPC、OEE分析提供了依据。该系统已在装配现场应用，并满足了生产要求。

关键词：设备管理信息系统；OPC；报警；保养

中图分类号：TP315 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）01-0016-04

设备管理信息系统是企业信息化管理的重要组成部分，其可以为企业决策者和管理者实时提供装配现场设备的工作信息。本系统可以将故障报警信息、设备保养信息以及现场装配待料等信息同步顯示到现场的工控机界面上，以便现场操作人员第一时间掌握设备的工作状态并及时将问题解决，从而达到了优化生产过程、提高设备利用率以及生产效率的目的。本系统以Visual C# 2010作为开发工具，以Microsoft SQL Server 2008作为后台数据库。

1 网络架构

如图1所示，本系统是围绕着现场服务器进行设计并实现的，并通过工业以太网中的交换机将PC与服务器进行链接，在现场服务器和备份服务器中安装了Microsoft SQL Server 2008。在监控PC中安装有本系统和OPC软件，通过OPC技术与现场PLC的信息交互，将采集到的现场设备的信息存储到现场服务器的数据库中，如果现场服务器数据库的数据过大而影响了数据的采集存储以及查询的速度时，可以将数据传到备份服务器中。在监控PC上实时显示现场设备的工作状态，当现场设备出现故障报警、维护保养、待料等状态时监控PC就会通过UDP远程通讯技术将设备的当前问题实时显示在现场所对应的工控机上，现场操作人员可以及时解决设备所存在的问题。在IIS服务器上装有SPC软件，其可以对现场服务器中的数据进行查询和分析，报警、保养、质量等信息的查询和分析以及OEE的分析和计算。

2 数据库的设计

根据现场装配设备的要求，为了顺利实现本系统的各个功能对数据库做出了以下设计，如表1所示。

在表基本变量_原始数据中包含了生产现场所有工位的变量信息，如工位号、数据来源、通讯IP、变量类型、变量地址、变量类型名称和代码等；表测量数据设备报警文本中包含了各个工位的报警文本，当机床报警时，会根据工位号从数据库中调出相应的报警文本并将其显示在现场的工控机上，同时进行Andon呼叫；表设备管理 _工作日历中包含了现场设备保养的时间点、是否启用、班次、天、周、月、年等，根据保养级别的高低来设置保养的类型，本系统会根据时间段点来提醒工作人员对设备进行保养；表测量数据合格中存储了变速箱生产的合格数据，当变速箱合格下线时，就会将本台变速箱的所有合格数据保存到表测量数据合格中，这些数据也是SPC软件进行质量分析的基础数据。

由于本系统涉及到数据库中的很多表，为了便于数据的查询和维护，建立了数据库的视图，如图2所示。视图隐藏了数据的复杂性，有利于控制用户对表中某些列的访问，当再使用这些数据时可以直接查询该视图而不必再写复杂的SQL语句，便于数据维护。

3 设备管理信息系统的实现

3.1 现场设备监控模块

本系统是通过设备监控系统实时显示现场设备的工作状态，如图3所示，整条生产线的各个工位用带有工位信息的自定义控件表示，即如图3中的小方块。此控件有以下属性：ColorNoSet一般为背景色，ColorSet为状态被激活时显示的颜色，ColorTagNameID为变量标识，ColorTagBit为该工位机床状态序号，从0到6共7个状态。自定义控件可以根据设备的工作状态不同自动重绘而显示不同的颜色。

图3 设备监控主界面

运行本软件并点击同步设备状态后若自定义控件显示白色则表示设备处于停机状态；若控件显示绿色则表示设备正常上电运行状态；若控件显示蓝色则表示设备处于待料状态；若显示黄色则表示设备处于保养状态，这时可以点击自定义控件，就会显示本工位的保养信息，此时在对应的现场工控机界面上也会有设备保养的提示信息；若控件显示红色则表示设备处于故障报警状态，这时点击控件就可以查看本报警工位的报警文本，如图4所示，同时在现场对应的工控机会实产生报警提示信息并进行Andon呼叫。

图4 设备管理实时报警信息

3.2系统功能的实现

图5则是本系统功能实现的总体流程图，具体突出了现场设备的待料、保养和故障报警三个功能。控件颜色显示是有状态级别之分的，即当待料、保养、报警同时出现时，控件颜色根据设备状态的级别按不同的顺序显示。级别高低顺序为：1保养；2报警；3待料；4运行；5关机。

3.3备份数据到服务器

本模块的设计是应对突发事件以防生产数据丢失的。现场服务器用于采集在生产过程中所产生的数据并将其及时上传到备份服务器。当采集系统与备份服务器断开连接时，采集到的数据会保存在现场服务器中的本地数据库，采集系统与备份服务器重新连接后可以将先前的数据手动上传到备份服务器。

4 结束语

该系统现已实际应用于江西南昌某变速箱装配车间。该文重点描述了该系统的总体结构和部分功能实现的流程；设备工作状态的采集并实时显示在监控界面和现场工控机上；报警信息的采集、显示原理和存储等内容。该系统具有提高企业设备的利用率、装配效率、延长设备寿命、便于管理等优点。

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