纺织企业全厂管理解决方案 ——MES系统在业内的应用

一、项目介绍
MES在国内外被迅速而广泛地应用。企业开始认识到要从最基础的生产管理上提升竞争力，即只有将数据信息从产品级（基础自动化级）取出，穿过操作控制级，送达管理级，通过连续信息流来实现企业信息集成才能使企业在日益激烈的竞争中立于不败之地。近些年来国内的纺织企业越来越重视生产信息化的建设。如国外进口的丰田自动络筒机和喷气织机大都配套有生产信息系统。但该类系统的设计由于与国内纺织企业管理模式的不同，记录习惯的不同以及各类售后服务的问题并没有很好的发挥预期的作用。

经过笔者广泛走访纺织企业并与企业管理人员深入交流总结出纺织企业对MES的基本功能要求如下：
■ 设备状态详细监控,报警,故障自动记录；
■ 设备停车次数,停车时间自动记录,并生成月/年柱状图直观显示；
■ 设备维修输入,其记录自选查询,列表显示；
■ 工厂基础资料(客户与员工信息,设备与产品、原料信息,供应商信息)集中管理；
■ 设备日产量/月产量/年产量录入及自动统计；
■ 设备预防性维护输入及记录自选查询并显示；
■ 工厂物料库存(原料出入库,原料库存,产品出库,产品入库,产品库存记录)集中管理；
■ 人员产量自动录入并按日/月/年自动统计,按需要自选查询；
■ 集成工厂视频监控系统；
■ 设备故障率/有效使用率自动统计生成,并由日/月/年/柱状图直观显示；
■ 人员绩效自动统计生成,并由日/月/年柱状图直观显示；
■ 便捷的工厂信息查询并打印报告功能；
■ 工厂能耗管理模块
当然上面是综合了若干企业需求分析而归纳总结的结果，实际中企业需求只是上面分析的一个子集。

二、设备介绍

纺织企业的MES系统作为一个应用软件，具备大多数应用软件所具有的相似的系统流程，如图1：

纺织MES系统应该包含状态监控、设备管理、产量管理、库存管理、能耗管理、基础信息、查询、打印、文档管理、用户管理等模块。纺织MES数据库设计主要确定：基本数据项，数据结构，及数据处理流程。并由此转换为实际数据模型，从而设计出数据库中的表以及确定各个表之间的关系。纺织MES系统数据表应该包含：设备产量表、设备报警表、设备生产效率表、设备维修表、设备停车表、设备维护表、维护提醒表、零件库存表、客户信息表、产品信息表、供应商、设备信息表、员工信息表、原料信息表、用户管理表等。

台达集团子公司中达电通是提供完整工业自动化解决方案的专业公司，台达全系列硬件产品能很好的满足各种工况下设备的组网信息化项目。系统采用全套台达硬件，如台达ES2/EX2系列PLC、台达DOP-B触摸屏、台达MODBUS网关RTU-EN01、台达以太网络交换器等。硬件联网的机台使用台达PLC控制器或者触摸屏,利用DVP-SV或【RTU-EN01】通过EASYLINK 协议采集PLC的数据，再通过以太网模块及交换机上传。采用EASYLINK协议，稳定性和通讯速度比MODBUS普通协议更快。

三、项目方案

山东某纺织企业利用台达DVP28SV-PLC高速计数的模式，采集霍尔传感信号，从而得到每班的产量【米数】，用DELPHI编制上位机程序，进行采集、查询、统计和报表生成。利用MYSQL和APACHE、PHP技术及动态域名解析实现外网访问产量数据。

四、项目分析

该车间有6台印染设备分别是拉幅、定型、和印花机型。原机器是采用的MCGS触屏和三菱PLC，由于设备比较旧，几台机器计数霍尔传感早已经损坏，长期不用了，而是靠人工抄“进料单”，然后每次相加得到一个班的产量。分析后决定采用霍尔传感加台达DVP28SV及左侧以太网扩展模块进行联网采集产量，然后用高级语言编写上位机程序，进行统计查询入库等操作。


五、硬件拓扑 图3

六、现场施工及程序操作

印染设备普遍体积大，走线非常困难。我们采取设备上方吊钢丝和部分PVC穿管的方式，将霍尔传感器的信号线接到PLC处。有效避开了设备的高温区，也避免了妨碍车间的生产运转。

■ PLC程序部分：采用程序中断型高速计数器，共六路。霍尔传感器安装的计数主轴转速持续在120转/分钟。采用该模式计数完全满足了生产需求。
■ 上位机程序编写：通讯协议采用MODBUS TCP，利用Delphi编写多线程采集程序，通过28SVPLC的左侧扩展DVPEN01高效、稳定采集PLC主机的DWORD产量值，同时将采集到的产量数据录入数据库，并进行统计、查询、报表模块的编写。 Delphi被称为第四代编程语言，它具有简单、高效、功能强大的特点。和VC相比，Delphi更简单、更易于掌握，而在功能上却丝毫不逊色；和VB相比，Delphi则功能更强大、更实用。在Delphi众多的优势当中，它在数据库方面的特长显得尤为突出：适应于多种数据库结构，从客户机/服务机模式到多层数据结构模式；高效率的数据库管理系统和新一代更先进的数据库引擎；最新的数据分析手段和提供大量的企业组件。所以我们只要灵活掌握DELPHI能极大的加快上位机的程序开发进程。
■ 编程分析： Delphi开发语言的强项在于数据库操作，查询，统计等，采用Delphi完成底层数据的采集，但是在多机台、多IP时，为了提高数据刷新响应速度，则必须采用多线程采集模式，而创建多线程以后，必须充分管理好线程的创建和销毁，否则会给整个上位机系统带来极不稳定的因素。同时注意对象的创建和销毁，避免内存泄露和溢出，这样则可以在有限的时间内以较快的速度创建一个健壮的上位机程序。
■ 局域网内或外网访问的方式：图4

配置APACHE服务器+MYSQL+PHP以满足局域网内其他电脑的访问。同时来用磊科的路由器绑定花生壳申请的动态域名能够实现外网对数据的访问。当然最好是采用固定IP，虽然每月1000多元带宽费用，但稳定性好的多。图5

实现该功能的方法就是在MES软件向SQLSERVER录入数据后，马上向MYSQL数据库重复录入一边数据。这样保证了MYSQL数据库的数据与SQLSERVER数据库的数据一致，同时也不用人为进行数据库间同步等干预。而利用开源PHPMYAdmin 可以在外网进行数据的查询、统计打印工作，使得外网访问异常方便。
■ 关键联网硬件：DVPEN01-SL，SV系列主机左侧以太网高速扩展模块。

七、项目总结

总之，本文通过案例全面介绍了纺织MES系统在生产企业是如何设计、操作、部署和实施，以及通过纺织MES系统中两个常规功能阐述了MES是如何极高的提高企业的生产管理运行效率。所以，可以毫不夸张的说MES是纺织企业高效管理之利器。而台达硬件产品则全面助力纺织厂MES的实施。