CN108628274A - 一种基于闭环反馈优化的质量控制提升系统平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于闭环反馈优化的质量控制提升系统平台，包括工控机、若干个自检控制模块和若干个与自检控制模块电连接的生产线设备；所述工控机与每一自检控制模块之间均电连接有熔断模块。通过设置熔断模块，能够将处于正常状态下的生产线设备的工作状态参数进行截留，所以工控机所接收到的需要处理的数据均为故障数据，因此提高工控机的处理效率；在维持生产线正常运行时，由于只需要接收和处理故障信息，工控机单位时间内接收到的数据量减少，故其处理负荷有效降低，从而降低了质量控制系统平台对工控机性能的依赖，能够允许使用性能较低的工控机；具备双闭环反馈机制，信息流转快，处理效率高，且故障率低，能够显著提升生产质量控制水平。

Description

一种基于闭环反馈优化的质量控制提升系统平台

技术领域

本发明涉及质量管理系统平台领域，具体涉及一种基于闭环反馈优化的质量控制提升系统平台。

背景技术

随着工业制造生产的自动化程度越来越高，自动化设备控制系统的好坏对产品质量的优劣的影响也越来越大，其影响幅度甚至远超过原材料对产品质量的影响。因此，现代化的自动生产线对其控制系统的要求也越来越高。

常见的自动化生产系统通常利用工控机作为其核心，通过预设的控制单元，结合PLC可编程模块实现对生产线上各设备的检测与控制，进而实现对产品质量的控制。其所构成的质量控制系统平台，多呈星状分布，即每一个设备都是与工控机直接连接，通过工控机的处理协调能力来实现对各设备的实际调节。因此，质量控制系统平台的实际控制效率完全取决于工控机的多线处理能力。这种情况下，就要求工控机的能力特别强大，进而导致生产线的成本被工控机大幅拉高。但是，实际的运行过程中，当生产线运行平稳时，工控机的实际负载率普遍较低，这又造成了工控机性能的极大浪费。

发明内容

本发明提供了一种基于闭环反馈优化的质量控制提升系统平台，以现有高性能生产线对工控机要求过高问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于闭环反馈优化的质量控制提升系统平台，用于生产线设备，包括；

自检控制模块：用于采集和更新生产线设备的工作状态参数；

熔断模块：用于判断自检控制模块采集的工作状态参数是否异常，并将异常的工作状态参数上报至工控机；

工控机：用于生成初始的工作状态参数和根据异常的工作状态参数生成新的生产线设备的工作状态参数，并将生成的各类工作状态参数下发至自检控制模块；

所述工控机连接有至少一个自检控制模块和至少一个熔断模块；

进一步的，所述自检控制模块包括：

自检模块：用于周期性采集生产线设备的工作状态参数并上报至熔断模块；

控制模块：用于依据工控机下发的工作状态参数对生产线设备的工作状态参数进行更新。

进一步的，所述熔断模块包括：

异常判断单元：用于根据预先设定的阈值判断工作状态参数是否存在异常；

异常上报单元：用于将存在异常的工作状态参数上报至工控机。

更进一步的，所述熔断模块还包括：

重置单元：用于周期性地将熔断模块重置回预设状态。

更进一步的，所述熔断模块还包括：

反馈单元：用于当工作状态参数被判断为正常时向自检模块发送反馈信息。

再进一步的，所述自检模块还用于，当接收到反馈信息后，向所述控制模块发送保持现有参数信息；所述控制模块还用于，接受到保持现有参数信息后维持生产线设备的工作状态参数不变；所述自检模块与控制模块之间电连接。

更进一步的，所述熔断模块还包括：

复检单元：用于验证熔断模块的功能是否正常完整，并在熔断模块功能异常时向工控机发送警报信息。

进一步的，数据服务器：用于对进入到所述熔断模块的工作状态参数进行采集、存储和追溯；所述数据服务器与每一所述熔断模块均电连接。

综上所述，本发明相较于现有技术的有益效果是：

(1)通过设置熔断模块，能够将处于正常状态下的生产线设备的工作状态参数进行截留，所以工控机所接收到的需要处理的数据均为故障数据，因此提高工控机的处理效率；

(2)在维持生产线正常运行的过程中，由于只需要接收和处理故障信息，工控机单位时间内接收到的数据量减少，因此其处理负荷有效降低，从而降低了质量控制系统平台对工控机性能的依赖，能够允许使用性能较低的工控机；

(3)双闭环反馈控制，第一闭环中的信息自生产线设备出产生经自检模块、熔断模块到工控机进行处理，再由工控机发出指令经控制模块后实现生产线设备的控制，这一闭环能够实现生产设备初始状态的设置以及故障的自调整和排除；第二闭环中的信息自生产线设备产生经自检模块通过维持控制单元处理后转化为维持操作指令并传达给控制模块，再由控制模块控制生产线设备维持现有操作；上述双闭环反馈控制，能够进一步降低工控机的负载，同时提高系统平台内信息的流转效率，从而实现对生产线设备的快速精准控制，进而能够提升生产线上的工艺质量。

附图说明

图1是一种基于闭环反馈优化的质量控制提升系统平台各功能模块的连接关系示意图

其中，n为自然数。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面具体的实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

一种基于闭环反馈优化的质量控制提升系统平台，用于含有至少一个生产线设备的生产线的工作状态的监控、更新和维持，能够实现生产线整体的实时监控和异常处理，以达到稳定质量管理、优化控制流程的目的。其包括；

工控机、若干个自检控制模块和若干个与自检控制模块电连接的生产线设备；所述工控机与每一自检控制模块之间均电连接有熔断模块；

其中，工控机设置有初始控制单元和故障调整单元；通过初始控制单元使得生产线设备具备初始的且复合设计的工艺参数，从而能够开始生产操作；当出现故障时，工控机通过分析故障信息而作出相应的故障调整单元，进而实现对故障设备的及时调整以维持生产线的进行，并保证生产质量；若进行了故障调整，那么调整后的相应工作状态参数会实时更新到初始控制单元处，以保证工控机所发出控制指令的一致性，避免控制指令的冲突而导致生产线设备的运行故障。

其中，自检控制模块包括自检模块和控制模块；所述自检模块与熔断模块和生产线设备均电连接，用于周期性地判断生产线设备参数状态并生成工作状态参数信息向熔断模块发送；所述控制模块与工控机和控制模块均电连接，用于按照工控机的指令对生产线设备进行控制，能够将工控机转化为生产设备的具体设置参数；

其中，熔断模块管理自检控制模块与工控机之间的数据通路；所述熔断模块内设置有与初始控制单元相对应的异常判断单元、异常上报单元；所述异常判断单元用于查验工作状态参数中生产线设备参数状态是否存在异常，具体的查验方法为通过按照生产线设备正常运行时的工作状态参数设置阈值，然后对比自检模块上报来的工作状态参数与阈值之间是否存在差异；所述异常上报单元用于，在生产线设备的工作状态参数存在差异，即出现异常时将工作状态参数传输至工控机，在无差异时则将工作状态参数截留，不上报至工控机，上述则实现了了信息通路的熔断功能；

进一步的，所述熔断模块还包括重置单元，用于定时将熔断模块重置为初始状态，这一定时周期通常在0.1～10Hz，可以帮助熔断模块内的异常判断单元的完整性和正确性，进而避免了异常工作状态信息的异常截留，而造成生产线质量失控的问题。

作为优选的方案：所述自检模块包括用于采集和对比自检模块所连接生产线设备状态信息的PLC可编程控制器和用于存储初始检测单元以供PLC可编程控制器提取使用的Flash存储器。所述控制模块包括用于转化来自工控机的初始控制单元和故障调整单元并向与之连接的生产线设备下达执行指令的PLC可编程控制器。

进一步的，所述熔断模块中设置有反馈单元；所述反馈单元用于用于当工作状态参数被判断为正常时向自检模块发送反馈信息，即在熔断模块截留正常的工作状态参数后，向自检模块发出熔断模块所作出的截留动作信息，以使自检模块得知其采集的工作状态参数为正常。

更进一步的，所述自检模块与所述控制模块之间电连接；所述自检模块中还设置有维持控制单元；所述维持控制单元用于向控制模块下达维持当前操作的指令；所述维持控制单元在自检模块接受到截留动作信息时生效且所下达指令的优先级低于故障调整单元。

通过熔断模块的反馈机制和自检控制模块的内部维持操作控制，能够在生产设备正常的情况下大大降低系统内信息的流传路径长度，从而提高了控制效率，能够将控制频率进一步缩短，从而显著提高了质量控制的精度阈值；同时，通过自检控制模块的智能化设计，能够进一步降低信息对工控机的占用，从而再一步降低了对工控机性能的要求。

进一步的，所述熔断模块还设置有复检单元，用于验证异常判断单元、异常上报单元和重置单元是否正常，能够辅助验证熔断模块内各种单元的正确定和完整性，当验证到单元出现故障时，则通过向工控机输出熔断模块故障信息，进而使得技术人员快速了解到熔断模块的故障并及时维修。这样，就大大提高了熔断模块的可靠性，避免了因其故障而出现系统平台失控的情况发生，进而减弱了生产质量风险，避免了不必要的质量控制事故。

进一步的，还包括数据服务器；所述数据服务器与每一所述熔断模块均连接，用于采集和存储通过所述熔断模块和截留在所述熔断模块中的工作状态参数。由于熔断模块的截留，工控机接受不到正常运行的生产线设备的工作状态参数，因而无法对生产过程进行完整的记录，这就造成了质量控制平台的可追溯性差。通过增设数据服务器，将经熔断模块处理的信息进行采集和保存，能够保障生产线生产信息的完整性和可追溯性，进而为生产质量的进一步提升提供的坚实的数据基础。

实施例2

当上述基于闭环反馈优化的质量控制提升系统平台应用于螺杆注塑机的控制时，具体的实施例如下：

螺杆注塑机需要严格控制的工作状态参数主要涉及进料速度、螺杆转速、料筒温度、喷嘴口温度、喷嘴压力、射料速度。其中料筒温度，按原材料熔炼要求通常将料筒温度划分为多个控温区，以实现对原材料的充分熔炼以及性能保持；这里以常见的三个温区作为实例进行说明，其中三个从进料端至喷嘴的方向依次记为温区一、温区二、温区三。

在上述的基础上，为螺杆注塑机配备本技术方案中所述的基于闭环反馈优化的质量控制提升系统平台，其包括：

9个自检控制模块，分别记为检控1、检控2、检控3、检控4、检控5、检控6、检控7、检控8、检控9，分别用于对注塑机的进料速度、螺杆转速、温区一温度、温区二温度、温区三温度、喷嘴口温度、喷嘴压力、射料速度进行采集和更新；

9个熔断模块，分别记为熔断1、熔断2、熔断3、熔断4、熔断5、熔断6、熔断7、熔断8、熔断9，分别用于用于判断检控1、检控2、检控3、检控4、检控5、检控6、检控7、检控8、检控9各自采集的工作状态参数是否异常，并将异常的工作状态参数上报至工控机；

1个工控机，用于按照工艺操作设计对螺杆注塑机的各工作状态参数的初始值进行设定，还用于接收自熔断1～9上传的异常的工作状态参数，并针对异常工作状态参数生成相对应的新的工作状态参数，然后反馈至发送该工作参数的所对应的熔断模块。

以螺杆转速这一工作状态参数为例，检控2周期性地采集螺杆的转速，其采集方法可以是但不限于通过对螺杆电机驱动功率的检控和采集；如果检控2采集的数据对象为螺杆电机驱动功率，可以根据电机的转速功率比换算得到相应的螺杆转速。检控2将所采集到的螺杆转速上传至熔断2，熔断2在接受到该螺杆转速后，将其与熔断2内所设置的螺杆转速阈值判断该螺杆转速所对应的工作状态是否存在异常。具体的，若注塑工艺所设计的螺杆转速为1000r/min，那么熔断2内的螺杆转速阈值也设置为1000；当熔断2接受到的螺杆转速对应的数值为900时，即不等于阈值是则判定该螺杆参数存在异常，并将异常的螺杆转速信息上报至工控机；工控机根据当前900r/min的转速作出相应的的参数调整，例如增大螺杆电机的驱动功率，使得转速能够重新调整回1000r/min，然后将该调整信息作为新的工作状态参数下发至检控2；检控2在接受到新的工作状态参数时，立即按照指令调整螺杆电机的驱动功率，从而加快螺杆的转速，到此调整过程便完成。

此时，由于检控2具有周期检测的功能，因此会再次对螺杆转速这一工作状态参数进行采集，作为上述描述的延续，同样地以螺杆电机驱动功率的监测和换算作为采集手段，再一次得到调整后的螺杆转速，此时螺杆转速的数据为1000r/min。检控2将得到的螺杆转速上传至熔断2，熔断2提取出螺杆转速数值1000，并将之与螺杆转速阈值1000进行对比，发现两者相等，则不将该数据上报至工控机。

上述过程中，不难发现，通过熔断模块的设置，通过判断自检控制模块所采集和上传的螺杆注塑机的工作状态参数是否与阈值相等，从而判断工作状态参数是否存在异常，并选择性地仅将异常的工作状态参数上报至工控机进行处理和相应的调整。这种情况下，工控机只需要处理异常信息，而不需要进行其他数据信息的判断，因此降低了工控机的负荷，尤其是当系统平台所对应的控制对象呈几何数级上升时，能够大大降低对工控机性能的要求，从而有效减少了整个系统平台的使用成本。

进一步的，所述自检控制模块包括：

自检模块：用于周期性采集螺杆注塑机的工作状态参数并上报至熔断模块；

控制模块：用于依据工控机下发的工作状态参数对螺杆注塑机的工作状态参数进行更新。

进一步的，所述熔断模块包括：

异常判断单元：用于根据预先设定的阈值判断工作状态参数是否存在异常；

异常上报单元：用于将存在异常的工作状态参数上报至工控机。

更进一步的，所述熔断模块还包括：

重置单元：用于周期性地将熔断模块重置回预设状态，通过定期将熔断模块重置会预设状态，能够有效保障熔断模块内部所设置的阈值以及判断规则的正确性和完整性，以避免因为判断错误而将异常信息进行截留；同时能够防止熔断模块内的数据推挤，从而提高了熔断模块的处理效率。

更进一步的，所述熔断模块还包括：

反馈单元：用于当工作状态参数被判断为正常时向自检模块发送反馈信息。

再进一步的，所述自检模块还用于，当接收到反馈信息后，向所述控制模块发送保持现有参数信息；所述控制模块还用于，接受到保持现有参数信息后维持生产线设备的工作状态参数不变；所述自检模块与控制模块之间电连接。

熔断模块设置反馈单元、自检模块与控制模块的连接，能够在工作状态正常时，自动形成闭合反馈回路，使得实现螺杆注塑机各工作状态参数的监控和保持的信息回路更短，其处理效率大大提升，同时也能够显著减少工控机的负荷。

更进一步的，所述熔断模块还包括：

复检单元：用于验证熔断模块的功能是否正常完整；当检测到熔断模块功能状态异常时，能够向工控机发送警报信息，工控机再将警报信息进行显示或通知技术人员。这样能够实现对熔断模块的及时维修维护，从而保证了其功能的完整性，进而提升了系统平台对螺杆注塑机的控制效率和控制质量。

进一步的，数据服务器：用于对进入到所述熔断模块的工作状态参数进行采集、存储和追溯；所述数据服务器与每一所述熔断模块均电连接。由于熔断模块的截留，工控机接受不到正常运行的生产线设备的工作状态参数，因而无法对生产过程进行完整的记录，这就造成了对螺杆注塑机的历史工作状态参数的可追溯性差。通过增设数据服务器，将经熔断模块处理的信息进行采集和保存，能够保障生产线生产信息的完整性和可追溯性，进而分析螺杆注塑机和注塑工艺所存在的缺陷提供了基础数据，进而为生产质量的进一步提升提供的坚实的数据基础。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于闭环反馈优化的质量控制提升系统平台，用于生产线设备，其特征在于，包括；

自检控制模块：用于采集和更新生产线设备的工作状态参数；

熔断模块：用于判断自检控制模块采集的工作状态参数是否异常，并将异常的工作状态参数上报至工控机；

工控机：用于生成初始的工作状态参数和根据异常的工作状态参数生成新的生产线设备的工作状态参数，并将生成的各类工作状态参数下发至自检控制模块；

所述工控机连接有至少一个自检控制模块和至少一个熔断模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于闭环反馈优化的质量控制提升系统平台，其特征在于，所述自检控制模块包括：

自检模块：用于周期性采集生产线设备的工作状态参数并上报至熔断模块；

控制模块：用于依据工控机下发的工作状态参数对生产线设备的工作状态参数进行更新。

3.根据权利要求1所述的一种基于闭环反馈优化的质量控制提升体统平台，其特征在于，所述熔断模块包括：

异常判断单元：用于根据预先设定的阈值判断工作状态参数是否存在异常；

异常上报单元：用于将存在异常的工作状态参数上报至工控机。

4.根据权利要求3所述的一种基于闭环反馈优化的质量控制提升体统平台，其特征在于，所述熔断模块还包括：

重置单元：用于周期性地将熔断模块重置回预设状态。

5.根据权利要求3所述的一种基于闭环反馈优化的质量控制提升体统平台，其特征在于，所述熔断模块还包括：

反馈单元：用于当工作状态参数被判断为正常时向自检模块发送反馈信息。

6.根据权利要求5所述的一种基于闭环反馈优化的质量控制提升体统平台，其特征在于：所述自检模块还用于，当接收到反馈信息后，向所述控制模块发送保持现有参数信息；所述控制模块还用于，接受到保持现有参数信息后维持生产线设备的工作状态参数不变；所述自检模块与控制模块之间电连接。

7.根据权利要求3所述的一种基于闭环反馈优化的质量控制提升体统平台，其特征在于，所述熔断模块还包括：

复检单元：用于验证熔断模块的功能是否正常完整，并在熔断模块功能异常时向工控机发送警报信息。

8.根据权利要求1所述的一种基于闭环反馈优化的质量控制提升体统平台，其特征在于，还包括：

数据服务器：用于对进入到所述熔断模块的工作状态参数进行采集、存储和追溯；

所述数据服务器与每一所述熔断模块均连接。