CN108244697B

CN108244697B - 一种基于工单的卷烟机与喂丝机生产协同控制方法

Info

Publication number: CN108244697B
Application number: CN201711269020.9A
Authority: CN
Inventors: 蒋一翔; 徐培富; 李捷; 林翌臻; 邬剑升; 邵坚铭; 张青松; 刘强
Original assignee: China Tobacco Zhejiang Industrial Co Ltd
Current assignee: China Tobacco Zhejiang Industrial Co Ltd
Priority date: 2017-12-05
Filing date: 2017-12-05
Publication date: 2020-09-01
Anticipated expiration: 2037-12-05
Also published as: CN108244697A

Abstract

本发明公开了一种基于工单的卷烟机与喂丝机生产协同控制方法，基于MES系统下发的卷烟机生产工单和喂丝机生产工单及工单启动信号，构建包括工单接口模块、工单处理模块和主控PLC的协同枢纽；工单接口模块接收卷烟机生产工单及启动信号，工单处理模块分解处卷烟机所需烟丝品牌，并发送给主控PLC,主控PLC控制卷烟机启动；CT库CT库WMS系统接收烟丝生产工单并分解出出库烟丝代码，发送至主控PLC，主控PLC控制喂丝机翻箱喂丝；运行过程中，主控PLC实时获取喂丝机烟丝代码，并与存储的卷烟机烟丝代码比对，比对结果不一致时发送停机信号给喂丝机，喂丝机停止翻箱，卷烟机检测到无烟丝自动停止。本发明方法有效防止烟丝错牌的产生，使卷烟喂丝生产协同完全自动化。

Description

一种基于工单的卷烟机与喂丝机生产协同控制方法

技术领域

本发明属于信息技术以及生产协同控制领域，特别涉及卷烟生产企业烟丝（CT）库、喂丝机和卷烟机设备之间的生产协同控制。

背景技术

卷烟生产工厂中喂丝机与卷烟机分属两个生产控制系统，且大多属于两个车间分别管理。制丝车间的烟丝喂丝信息与卷包车间的机台生产信息在技术上未能进行有效对接，两车间的信息相对独立。制丝车间的烟丝出库换牌、换批、换工单和卷包车间的生产牌号信息虽然有MES系统进行管理，但双方收到MES的喂丝生产工单和卷烟机的生产工单后，分别各自启动喂丝和卷烟生产工单，各自分别开启各自的CT库、喂丝机、卷烟机，信息系统的生产调度工单没有与电控系统紧密结合，双方信息互相分离。操作人员需要在MES系统中启动收到的工单，然后在控制系统中启动生产设备。双方通过人工观察和电话沟通来保证喂丝机烟丝换牌与卷烟机换牌生产的步调保持一致，生产协同性差，而且一旦人为疏忽，如：喂丝机换牌过早或过晚，都将造成所生产卷烟烟丝错牌，从而导致严重的质量事故发生。

实时上最大的问题还在于如果没有一个全自动协同生产控制系统，企业的信息层的计划管理与生产控制系统脱离，计划管理系统人工处理，工单执行时间与实际生产时间不同步，造成上层计划归计划，下层执行归执行的生产管理脱节现象。随着市场需求的多样性，生产牌号也越来越多，生产组织的复杂多样性增加，生产换牌也越来越频繁。烟丝确认管理上的难度加大，因此为了提升生产协同效率，将计划与实际生产执行紧密的结合起来，同时彻底杜绝烟丝错牌事故的发生，有必要对MES系统、烟丝库、喂丝机和卷接机进行协同控制。

发明内容

本发明提供一种基于工单的卷烟机与喂丝机生产协同控制方法，信息系统与控制系统相结合的在线实时协同控制，同时防止喂丝错牌事故的发生。

本发明包含了MES系统的工单下发模块和工单开启模块，烟丝（CT）库WMS的工单处理模块和控制PLC，喂丝机PLC，以及协同控制枢纽，除协同控制枢纽外其他均基于在现有生产设备中增加功能模块实现，协同控制枢纽主要包括工单接口模块、工单处理模块和主控PLC。

一种基于工单的卷烟机与喂丝机生产协同控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）构建包括工单接口模块、工单处理模块和主控PLC的协同枢纽；

（2）MES系统通过内置排产模块进行排产，产生喂丝机工单和卷烟机生产工单，并通过内置工单下发模块下发对应工单，同时由内置工单开启模块开启对应工单并下发对应工单启动信息；

（3）协同枢纽的工单接口模块接收卷烟机生产工单并存入Oracle数据库，同时接收卷烟机生产工单启动信息并传输给协同枢纽的工单处理模块；

（4）协同枢纽中的工单处理模块接收到卷烟机生产工单启动信息后从Oracle数据库中读取对应卷烟机生产工单，分解出卷烟生产牌号、代码以及BOM结构，根据对应BOM结构解析出该卷烟品牌所用烟丝代码并发给主控PLC，主控PLC通过远程IO模块控制卷烟机启动；

（5）CT库WMS系统的工单接收模块接收MES下发的喂丝机工单并转换成烟丝出库工单存入Oracle数据库；CT库WMS系统的工单处理模块接收到喂丝机工单启动信息后将启动信息反馈给MES系统，并从Oracle数据库中读取对应的烟丝出库工单，执行工单分解，解析出所需出库的烟丝代码并传送到CT库控制PLC，CT库控制PLC启动烟丝出库，并将出库烟丝代码发送到对应的喂丝机PLC，喂丝机PLC启动翻箱喂丝；

（6）运行过程中，协同枢纽中的主控PLC读取喂丝机PLC当前烟丝代码，与卷烟机所需烟丝代码进行比对，若比对结果不一致则发送喂丝停止信号给喂丝机PLC，喂丝机停止翻箱喂丝，卷烟机PLC检测到无烟丝，卷烟机自动停止；若比对结果一致卷烟机正常开启，喂丝机正常喂丝。

优选地，所述协同枢纽还包括信息处理显示模块和显示终端，协同枢纽中主控PLC检测到与喂丝机PLC间握手信号中断时发送通讯中断信号给协同枢纽中的信息处理显示模块，信息处理显示模块发短信报警，通知启动人工协同喂丝，并在显示终端显示报警，状态显示为“人工协同”状态。

信息处理显示模块还显示当前所有卷烟机和喂丝机的对应关系，显示各喂丝机当前所喂烟丝代码，显示卷烟机当前生产卷烟牌号以及对应烟丝代码，显示烟丝代码一致性状态，显示卷烟机工作状态、显示喂丝机工作状态，以及相关操作按钮。

进一步优选地，所述主控PLC还设有协同控制功能开关，并由信息处理显示模块处理并将人机界面显示在操作终端。通过操作按钮可以人为关闭协同控制功能，在人工关闭协同控制功能后，CT库、喂丝机、卷烟机分别由人工开启运行，不再自动根据MES系统下达的生产工单进行自动协同工作。

优选地，喂丝机PLC检测到与主控PLC间的握手信号断时忽略代码一致性比对信号，喂丝机停止翻箱，并转为人工协调控制状态。

优选地，所述主控PLC中还设有自检功能模块，用于检测当前卷烟生产工单，当卷烟生产工单发生变化时，自检功能模块将强制开启协同控制功能，以防止人为忘记开启协同控制功能。

优选地，所述主控PLC采用西门子S7-400PLC，与喂丝机自带PLC通过高速光纤物理网络直接单点连接，实时心跳握手通讯。

优选地，所述协同枢纽中主控PLC与工单处理模块间采用交换机相连，实现数据交换。

优选地， CT库PLC与喂丝机PLC之间采用RS485专用电缆连接，实时心跳握手通讯，实现数据交换。

本发明的工单处理模块中建立Oracle数据库，存储每台卷烟机与喂丝机的当前对应关系、BOM版本、工单等信息。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明投产后可以实现，使整个生产管理从信息层ERP系统的计划下达，MES系统的排产分解工单下达，到卷烟喂丝环节电控层的工单执行完全实现自动闭环，实现CT库、喂丝机与卷烟机之间生产的自动协同控制。这大大提高了MES系统生产计划执行的效率和执行的准确性，同时防止烟丝错牌的产生，使卷烟喂丝生产协同完全自动化，且同时防止了人工协同调度可能产生的错牌事故。参考现有产生过的烟丝错牌事故，5年产生过一次整班烟丝错排的重大错牌事故，按一个班产量8000件算，造成损失8000万元，相当于每年避免1600万元损失。

附图说明

图1是本发明系统模块图。

图2 是本发明系统流程图。

具体实施方式

构建喂丝协同控制系统，如图1所示，

MES系统、CT库WMS系统、CT库控制PLC、喂丝机PLC及卷烟机电控均为卷烟生产车间现有装备，协同模块包括顺次通信连接的工单接口模块、工单处理模块、主控PLC、信息处理显示模块及显示终端，工单接口模块、工单处理模块、信息处理显示模块在同一服务器中，主控PLC中开发自检功能。

MES系统、CT库WMS、CT库控制PLC、工单处理模块、主控PLC之间用工业以太网连接。

采用西门子S7-400PLC作为主控PLC，与喂丝机PLC通过高速光纤物理网络直接单点连接，双方每2秒进行一次实时心跳握手通讯，诊断网络通讯是否故障；主控PLC采用远程IO以及控制信号线与卷烟机控制系统连接。

CT库PLC与喂丝机PLC之间用采用RS485专用电缆连接，CT库PLC与喂丝机PLC之间双方每2秒进行一次握手，诊断网络通讯是否故障，故障则停止烟丝出库，并报警。

主控PLC与翻箱喂丝系统PLC之间握手失败，表明生产协同控制故障，生产协同控制自动关闭，短信报警到车间及生产技术科等相关部门，启动人工协同喂丝，并在显示终端显示报警信息，状态显示则变为“人工协调”状态。

喂丝协同控制系统系统流程如图2所示：

1）MES系统通过内置的排产模块进行排产，产生喂丝工单和卷烟机生产工单；

2）MES系统内置的工单下发模块将卷烟机生产工单及工单启动信息下发；

3）协同枢纽中的工单接口模块接收卷烟机生产工单，存入Oracle数据库；

4）协同枢纽中的工单处理模块接收到卷烟机生产工单启动信息后从Oracle数据库中读取对应工单，分解出卷烟生产牌号及代码，分解出BOM版本号（BOM结构各版本预先存在Oracle中），根据对应BOM结构解析出该卷烟品牌所用烟丝代码发给主控PLC，主控PLC通过远程IO模块控制卷烟机启动；

5）CT库WMS的工单接收模块接收MES下发的喂丝机工单，转换成出库工单存入Oracle数据库。

6）操作工选择相应的出库工单进行工单启动操作后，CT库WMS系统工单处理模块将启动信息反馈给MES系统，并根据启动信息在Oracle中读取对应的出库工单。

7）CT库WMS系统工单处理模块执行工单分解，解析出所需出库的烟丝代码，同时将烟丝代码传送到CT库控制PLC，CT库控制PLC启动烟丝出库，并将出库烟丝代码发送到对应的喂丝机PLC，喂丝机PLC启动翻箱喂丝。

8）协同枢纽中主控PLC读取喂丝机PLC当前烟丝代码，与卷烟机所需烟丝代码进行比较，不一致发喂丝停止信号给喂丝机PLC，喂丝机停止翻箱喂丝，卷烟机检测到无烟丝，卷烟机自动停止。

9）协同枢纽中主控PLC检测到与喂丝机PLC间握手信号中断，发通讯中断信号给协同枢纽中信息处理显示模块，信息处理显示模块发短信报警到车间及生产技术科等相关部门，通知启动人工协同喂丝，并在显示终端显示报警，状态显示为“人工协同”状态。

10）喂丝机PLC检测到与主控PLC间的握手信号断，忽略代码一致性比对信号，喂丝机停止翻箱，并转为人工协调控制状态。

11）协同枢纽的主控PLC有协同控制功能的开关，并由信息处理显示模块处理并将人机界面显示操作终端。在人工关闭协同控制功能后，CT库、喂丝机、卷烟机分别由人工开启运行，不再自动根据MES系统下达的生产工单进行自动协同工作。

12）协同枢纽中工单处理模块开发有工单检测功能，检测到有新卷烟生产工单开启时，自动将协同控制功能开关置为开启状态，以实现新的卷烟生产工单启动时由本发明强制进行生产协同控制。

实施例1

（下面仅以卷烟机E08与喂丝机J04某日的一条生产工单为事例描述，实际一天可能有多条生产工单。事例中E08和J04为一对一应关系，实际一个J04喂丝机可以对应多台卷烟机）：

1）MES系统通过内置的排产模块进行排产，产生下个月卷烟机、封箱机喂丝机每天的生产工单（包括工单号、卷烟牌号、计划产量、BOM版本、工单状态等），以E08号卷烟机和J04号喂丝机某月21日的生产工单为例；

2）MES系统内置的工单下发模块将新生成的E08号卷烟机生产工单 (工单号为 “NJB1711211041SJE08”，包括牌号代码“XBLQ”，牌号“新版利群”，工单状态“下达”，设备类 型“卷烟机”，设备编号“E08”以及批次号、BOM版本、等信息)和J04号喂丝机生产工单 (工单 号为“NJB1711211151SFJ04”，包括牌号代码“XBLQ”，牌号“新版利群”，工单状态“下达”，设 备类型“喂丝机”，设备编号“J04”以及批次号、BOM版本等信息)下发。

3）协同枢纽中的工单接口模块接收“NJB1711211041SJE08"号卷烟机生产工单，存入Oracle数据库。

4）卷烟机操作工做好开机准备后在MES的工单开启模块中启动E08卷烟机工单（包 括了工单号“NJB1711211041SJE08”、状态“开始”）；

5）协同枢纽中的工单处理模块接收到卷烟机“NJB1711211041SJE08”号生产工单启动状态信息后从Oracle数据库中读取对应工单，分解出卷烟生产牌号及代码“XBLQ”，分解出BOM版本号（BOM结构各版本预先存在Oracle中），根据对应BOM结构解析出该卷烟品牌所用烟丝代码“CLY01”发给主控PLC。同时主控PLC根据工单启动状态“开始”，通过远程IO模块控制卷烟机启动；

5）CT库WMS的工单接收模块接收MES下发的喂丝机工单（工单号为 “NJB1711211151SFJ04”），转换成出库工单“NJB 1711211151OTJ04”存入Oracle数据库。

6）操作工在CT库WMS中选择“NJB 1711211151OTJ04”号工单执行启动操作，同时CT库WMS系统工单处理模块将启动信息（“NJB1711211151SFJ04”，“启动”）反馈给MES系统，并根据启动信息在Oracle中读取对应的出库工单。

7）CT库WMS系统工单处理模块解析出出库工单“NJB 1711211151OTJ04”所需出库的烟丝代码“CLY01”，同时将烟丝代码“CLY01”传送到CT库控制PLC，CT库控制PLC启动烟丝出库，并将出库烟丝代码“CLY01”发送到对应的喂丝机PLC，喂丝机PLC启动翻箱喂丝。

8）协同枢纽中主控PLC读取喂丝机PLC当前烟丝代码“CLY01”，与卷烟机所需烟丝代码“CLY01”进行比较，比对结果一致翻箱喂丝正常进行。

以上所述仅为本发明专利的具体实施案例，但本发明专利的技术特征并不局限于此，任何相关领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims

1.一种基于工单的卷烟机与喂丝机生产协同控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

（5）CT库WMS系统的工单接收模块接收MES下发的喂丝机工单并转换成烟丝出库工单存入Oracle数据库；CT库WMS系统的工单处理模块接收到喂丝机工单启动信息后，将启动信息反馈给MES系统，并从Oracle数据库中读取对应的烟丝出库工单，执行工单分解，解析出所需出库的烟丝代码并传送到CT库控制PLC，CT库控制PLC启动烟丝出库，并将出库烟丝代码发送到对应的喂丝机PLC，喂丝机PLC启动翻箱喂丝；

（6）运行过程中，协同枢纽中的主控PLC读取喂丝机PLC当前烟丝代码，与卷烟机所需烟丝代码进行比对，若比对结果不一致则发送喂丝停止信号给喂丝机PLC，喂丝机停止翻箱喂丝，卷烟机PLC检测到无烟丝，卷烟机自动停止；若比对结果一致卷烟机正常开启，喂丝机正常喂丝；当所述喂丝机PLC检测到与主控PLC间的握手信号断时忽略代码一致性比对信号，喂丝机停止翻箱，并转为人工协调控制状态；

所述主控PLC中还设有自检功能模块，用于检测当前卷烟生产工单，当卷烟生产工单发生变化时，自检功能模块将强制开启协同控制功能开关。

2.根据权利要求1所述基于工单的卷烟机与喂丝机生产协同控制方法，其特征在于，所述协同枢纽还包括信息处理显示模块和显示终端，协同枢纽中主控PLC检测到与喂丝机PLC间握手信号中断时发送通讯中断信号给协同枢纽中的信息处理显示模块，信息处理显示模块发短信报警以通知启动人工协同喂丝，并在显示终端显示报警，状态显示为“人工协同”状态。

3.根据权利要求2所述基于工单的卷烟机与喂丝机生产协同控制方法，其特征在于，所述主控PLC还设有协同控制功能开关，并由信息处理显示模块处理并将人机界面显示在操作终端。

4.根据权利要求1所述基于工单的卷烟机与喂丝机生产协同控制方法，其特征在于，所述主控PLC采用西门子S7-400PLC，与喂丝机PLC通过高速光纤物理网络直接单点连接，实时心跳握手通讯。

5.根据权利要求1所述基于工单的卷烟机与喂丝机生产协同控制方法，其特征在于，所述协同枢纽中主控PLC与工单处理模块间采用交换机相连，实现数据交换。

6.根据权利要求1所述基于工单的卷烟机与喂丝机生产协同控制方法，其特征在于，CT库PLC与喂丝机PLC之间采用RS485专用电缆连接，实时心跳握手通讯，实现数据交换。