浅谈制丝工序防差错设计方法

罗庆丽 杨荣松 包士奇 唐伟

摘要：随着新厂技改升级、引进先进设备，制丝生产线规模增大，我厂引进WINCC监控软件平台用于制丝线生产监控，以适应当前烟丝物料分段加工、柔性控制的要求，新的制丝工艺也促使制丝生产模式逐渐向多路径、多过程的方向转变，系统集成技术要求变高且复杂程度也不断增大。通过对防差错技术和装置的运用，设计一种方法或程序系统，替代原始的单纯依靠人工完成的重复劳动，消除可能产生差错的条件或将出错的机会降到最低。本文具体阐述了在WinCC监控软件平台创建生产工序防差错系统的方法和必要性。

关键词：WinCC；防差错；质量指标；生产效率

前言

我厂技改以后，引进WINCC监控软件平台用于控制制丝线批次化生产，但系统普遍缺乏自诊断功能，单纯地依靠人工校验和判断，无法有效避免，易造成生产质量事故。探索一种高效便捷的防差错系统来满足实际生产需求、提高车间管理效率，杜绝误操作和降低劳动强度有利于提高产品质量。

1.科学认识防差错系统的重要性

目前我厂制丝中控操作系统是基于西门子WINCC V7.4版本开发。制丝中控工作主要包含开机前条件确认、设备组合启动及停止、MES下单、生产过程参数确认、调整、批次开始及结束等。而在执行的过程中需要不停的切换界面进行操作：核实开机条件、生产牌名工艺参数、设备参数、功能按键操作等，且分布在不同的界面，整个过程WinCC界面防差错功能不完善，整个确认过程繁琐、给中控人员操作和生产带来很大风险。开机前点检工作由现场操作工进行确认，确认无误后通知制丝中控操作人员开机生产。防差错确认不到位造成断料、影响质量指标时有发生。因此，研发一套制丝重点防差错系统十分重要。

2.落实防差错系统的必要性

通过查阅工厂6个月生产记录，对曾发生的所有出差错批次数进行统计梳理。

6个月来制丝因核对不到位出差错的批次共11批，平均1.83次/月。对生产造成很大影响，在生产中落实防差错系统才能有效保障生产连续性和质量指标。

3.防差错系统构建框架和实施程序

3.1目前存在的问题

制丝车间现有防差错模式无法有效避免各环节出错，6个月月出错率高达1.83次/月，不能满足全工艺制丝线路出错率小于1次/月车间行政例会要求。提出能否有更好的方法提高全工艺线路防差错的能力,达到车间的要求。

3.2防差错系统框架

根据现有条件可以自行研发制丝工序防差错系统，并设计了3种方案：

方案一：基于底层PLC控制防差错设计。

方案二：基于WinCC平台防差错设计

方案三：：基于应用层将WiCC与PLC相连进行防差错设计。

总体方案比选表
序号	优点	缺点	选择结果
方案一	信息传递简单，程序易编写	依赖底层PLC，现场人员、中控人员无法参与核对，无相互监督机制；人员查看信息不方便。	不采用
方案二	信息传递简单，程序易编写	依赖底层PLC及WinCC，不能与MES制造标准进行比对，集控生产数据不完善，且暂无自动生产配方功能。此方式无相互监督机制；中控人员不方便查看信息、数据核实难度大。	不采用
方案三	（1）数据比对：信息源源自MES数据库、PLC DB过程数据、集控配方数据并作相应比对颜色预警输出 （2）参数调整：I/O域参数调整范围限制、重要参数操作记录可查 （3）操作层面：上锁、条件判断不满足熔断	信息传递复杂，难度大，但可靠性高	采用

通过对比采取方案三：运用MES电子工单信息和生产实时信息在系统内比对，将开机前诊断信息、常用参数调整防差错、控制模式防差错、设备、工艺参数解读五个模块组合，实现制丝线防差错需求提出总体方案。

模块架构及功能需求
模块一：MES数据与集控配方数据、过程数据比对	模块二：开机前诊断、通过条件判断、状态显示不满足、	模块三：常用参数调整I／O域，通过调整值范围与MES标准判定、超出范围	模块四：手动、闭锁、自动批开、批结；批开电子秤未清零	模块五：设备、工艺参数解读、
实现颜色预警	开机允许熔断	写入操作记录、作出提示	批次上锁、弹窗提示、批开熔断	操作人员了解设备参数对工艺调节作用及影响
ＺＳ１线段	松散
	加料
ＺＳ２线段	薄片
ＺＳ４线段	烘丝
ＺＳ５线段	洗梗
ＺＳ６线段	梗加料
	烘梗丝
ＺＳ８线段	掺配
	加香

在确定系统功能研发框架的基础上，根据项目需求进行细分， 提出总体研发方案
系统研发方案分解

3.3防差错系统实施程序

通过确定功能设计、架构设计、功能编码实现等技术方案，小组根据系统开发流程制定方案实施对策表。

序号	对策		目标	措施
1	功能设计	1、按钮状态 2、设计画面、 3、功能分区	按钮颜色辨识生产状态 画面才取弹窗设计、风格与现有WINCC画面一致、整体协调	1、画面显示流程设计； 2、数据诊断流程设计； 3、开机断段信息显示流程设计
2	架构设计	利用现有的服务器，架构相应的数据通道连接	布局合理、数据变量准确、通道正确、变量定义规范	1、功能按钮部署 2、画面结构布局 3、MES数据采集、刷新与比较 4、重要参数操记录 5、状态颜色显示
3	功能编码实现	系统开发与测试	功能可实现	利用VBS、C语言、变量直连等
4	试运行	系统试运行	流畅、功能可实现、画面统一、协调	1、测试系统功能 ； 2、数据库更新；

目标	操作流畅、功能可实现、画面统一、协调
实施过程	步骤一、在服务器WinCC上主框架上、构架各个关键、重点工序、快捷操作链接并有状态显示，采取弹窗形式弹出，不影响其他操作。
	步骤二、对各个关键、重点工序快捷操作链接画面进行合理布局、组态、并作操作记录可查、参数调整范围超限提示，与MES数据比对作相应颜色变化。
	步骤三、将变量链接到PLC程序变量中
	步骤四、在程序中设定防差错条件
	步骤五、系统调试，效果验证
功能实现	1、对制丝防差错系统进行功能测试及效果验证：功能可实现、功能界面简捷、参数统一集中管理、开机诊断条件明了、各工序生产状态一目了然。
小结	系统运行正常、功能可实现

3.4防差错系统效果验证

对策实施完后，我们对6个月的生产进行跟踪验证并记录异常批次，共出现4次异常。

生产环节	出错批次	占比		月度平均出错率
制丝生产环节	4	100%		4/6=0.67次/月
来料环节	0	0
供料环节	0	0
合计	4	100%

研发制丝线防差错系统后，制丝生产环节出错率由活动前的1.83次/月降至现在0.67次/月。降幅达116％，目标达成。

4、经济效益

本次活动未产生费用支出。提高了制丝生产的质量指标的稳定性和管理水平。节省了人工比对消耗时间，提升了生产效率。

5.结束语

基于WinCC监控软件平台创建防差错系统，扩展监控平台功能块，有利于生产管控和提升生产效率，此后也会在后续的生产中持续关注防差错问题，查缺补漏，不断完善系统功能，优化程序，提升质量。

参考文献：

1 刘长青 S7-1500PLC项目设计与实践

2 甄立东，李建平 西门子WinCC V7.4 基础与应用 第2版