基于OPC技术的防误防错用钥匙管理盘设计与实现

王鹏　周广宏

摘 要：多种生产类型的企业在生产过程中，材料需要进行移动式仓储管理，如何防错防误，成为必须要解决的问题。本文提出基于OPC通讯技术的钥匙管理盘，管理移动式仓储车，确保整个操作流程的正确性和唯一性。

关键词：OPC；防误防错；钥匙管理；数据库

中图分类号：TP273 文献标识码：A

1 引言（Introduction）

防误防错理论，是用于生产现场质量管理。需要借助于各种技术和手段，使得操作人员“傻瓜化”，也就是实现操作的唯一性。需要根据具体工艺特点进行设计严密的适合现场操作的相关操作界面（人机交互）。事实上，没有完全相同的设计和实现。多种生产类型的企业现场，涉及仓储管理，特别是移动式仓储，容易出现错拿错放、误拿误放等现象，从而影响生产质量和效率。面对这些问题，在借鉴传统的插牌管理的基础上，结合精细化管理的发展方向，提出用钥匙——插牌锁的方式进行管理，通过数据库管理系统管理材料名称、存储移动车号、存放的时间以及重量，当存储材料时，系统推荐存放的存储车号，并记录下存放时间、存放的存储车号；当取材料时，依据存放时间，提供到哪个存储车中提取，既实现操作流程的唯一性，又避免材料过期等因素导致产品质量下降和成本上升。

2 系统结构（Architecture）

如图1所示，钥匙管理盘包括面板、PLC、PC及扫描枪。在不同的操作界面中，扫描枪扫描到条码信息，存储到数据库对应的表中。当进行出入库操作时，PC需要与PLC进行通信，PLC控制钥匙管理盘面板上灯信息，采集钥匙状态信息。此系统实现操作流程的唯一性，进行防误防错管理。

图1 钥匙管理盘系统结构

Fig.1 Architecture of keys manage panel

3 OPC通信技术（OPC Technology）

在基于PC的控制系统中，OPC已经成为工业自动化系统之间进行数据交换的标准。OPC技术采用客户端/服务器（C/S）方式进行信息交换[1，2]。其中，OPC服务器封装了过程信息来源，可以通过OPC服务器提供的接口进行访问。当OPC客户端成功连接到OPC服务器后，可以访问和使用它所提供的数据。OPC数据访问（DA）接口可以读、写、监测包含当前过程数据的变量[3]。此系统中，应用了KEPServerEx作为OPC服务器，在创建OPC客户端应用程序时，通过创建服务器对象Group1来建立一个到服务器的连接。该对象提供方法寻找项目和它们的属性，如数据类型和访问地址，如图2所示。此系统中，共需要建立18个项目，其中9个项目表示9把钥匙，当需要哪把钥匙，就通过对应的项目向PLC写入1；另外9个项目表示9把钥匙归还的状态。

图2 Group1对象

Fig.2 Group1 object

4 系统实现（System realization）

此钥匙管理盘共有9把钥匙，可以管理9种材料。每种材料有对应的条码管理，移动存储车用条码和车号管理。当入库时，扫描枪扫描工单条码，通过数据库管理系统，依据时间的先后原则，查询出可以取出的材料所在的移动存储车车号，工人依据此车号取来此车，扫描车上条码进行确认，确认后，PC把对应车号的钥匙信息，通过OPC向PLC写入，从而钥匙管理盘面板上对应钥匙的指示灯点亮，提醒工人取此钥匙，打开此车取料，用完后归还，以备后续操作。在此过程中，最多只有一把钥匙离开面板，否则会报警；另外钥匙未归还，PC也不能进行下一次扫描工单的操作。

4.1 系统操作时序图

如图3所示，为上位机与钥匙管理盘面板通信时序。当移动仓储车确定后，上位机写入1，PLC控制钥匙管理盘面板上的钥匙指示灯点亮，当工人取走对应的钥匙后，钥匙传感器无信号，一直到钥匙归还后，产生信号，同时钥匙指示灯灭，PLC给上位机0信号，从而上位机可以进行下一次操作。

图3 PC与钥匙管理盘面板通信时序

Fig.3 Time sequence between PC and interface of keys

manage panel

4.2 数据库

此项目中采用SQL Server 2008数据库和Visual Studio 2010开发软件。如图4所示，为系统的主界面。具有信息管理和出入库管理2个菜单。信息管理包括材料管理表和车号管理表，为数据库的基础数据；出入库管理包括入库和出库操作，其中入库是建立材料管理表和车号管理表之间的联系，生成入库表；出库时，依据材料的入库时间的先后顺序（先进先出）进行查询，提供车号和钥匙号，便于工人进行防误防错操作。

图4 钥匙管理盘上位机主界面

Fig.4 Main interface on PC of keys manage panel

5 结论（Conclusion）

本系统结合生产过程的精细化管理思想，充分利用数据库管理系统的基础上，实现了对材料进行移动仓储式管理。其中电脑屏幕的显示、操作以及钥匙的取、还等动作，切换自然、符合现场操作的简易、便捷性。每一个操作都具有唯一性，避免了错拿误拿，提高了产品质量和生产效率。

参考文献（References）

[1] 石灵丹，等.基于OPC技术的PC与西门子PLC的实时通讯[J]. 船电技术，2011，31（1）：9-12.

[2] 韩洋.OPC接口技术在工业自动化系统中的应用[J].硅谷， 2015，4：93-94.

[3] Wolfgang Mahnke，Stefan-Helmut leitner，Matthias Damm.OPC 统一架构[M].北京：机械工业出版社，2012.

作者简介：

王 鹏（1992-），男，大专生.研究领域：电气自动化.

周广宏（1977-），男，硕士，讲师.研究领域：电气自动化.