起重机在机械交通运输港口冶金汽车采矿造船和国防等行业应用非常广泛,减轻了人类众多繁重的体力劳动问题随着我国从制造业大国向制造业强国发展,沿海地区制造业大厂纷纷引入了MES系统智能制造理念起重机的几个痛点一直未能解决:

(1)各部件难以记录其具体使用次数,难以判断其使用寿命;

(2)操作人员难以有效记录各台起重机各月使用次数,无法制定一对一保养计划;

(3)工厂巡检人员无法同时监控工厂所有起重机的当前运行状况

江西工埠机械针对以上问题点提出要尽快开发出属于起重机的MES系统,从而更全面地监控各台起重机信息,针对性的制定保养计划,减少由于设备故障导致停工停产问题

1项目分析

MES是一个复杂的信息化项目,系统中的各个组件都不是孤立的,必须要全局考虑,分布分项将各个工作落地实施根据起重机硬件状况,此MES系统的搭建需要从硬件到软件,分步完成,具体工作如下:

1.1硬件架构搭建为了MES系统的安全性和可靠性,系统总体架构为服务器+客户的端运行方式,整个项目基于可靠地windows系统PC服务器开发平台基于NETFramewrk4.5使用C#开发语言编程软件

由于桥式起重机大车机构需要行走,PLC的网口的物理位置不是固定的,因此无法使用有线的连接方式与MES系统服务器连接,所以服务端主交换机与(GBM起重机)客户端交换机通过无线方式组网将工控机通过网线连接主交换机,再将主交换机与工厂内各台起重机的客户端交换机无线方式组网设置工控机及起重机PLC网口IP地址及网关,将其设置为:IP..1.XX值为各PC和PLC地址,使其在同一局域网中,并保证不会出现IP冲突

1.2PC软件UI设计起重机MES系统通过采集制动器电机行程开关的各月份使用情况,帮助客户有针对性的制定各月保养计划,减少生产时停工停产状况发生所以通过C#编写的winform窗体程序需要涵盖大量信息,添加tabControl控件将MES页面进行分页,目前设置为“运转监控”页面和“图表显示”页面

“运转监控”页面主要显示车间起重机的连线状态运行状态运行时间故障次数IP地址等信息,从而方便技术员或工厂领导一目了然的了解车间解车间所有起重机的状况,出现故障时可以快速到达现场添加groupbox控件划分各台起重机的数据显示区域,设备信息通过标签控件label进行显示

“图表显示”页面主要显示选取的一台起重机的详细信息,信息包括制动器各个月份的使用频率,此台起重机各个部件故障报警占比通过这些信息,技术员可以针对特殊月份制定保养计划记录各台起重机的频繁故障报警部件,联合专家查找真因

添加chart控件对制动器各月的使用次数进行监控,将控件的Series成员下的Series1的属性ChartType设置为“Column”(柱形图显示)设置各月份使用次数超过次时显示为红色,提醒技术员尽快进行维护保养动作添加chart控件对设备故障次数进行监控,将控件的Series成员下的Series1的属性ChartType设置为“Pie”(饼图显示)技术员和专业人员通过此饼图可以直观的了解该起重机哪个部件频繁故障,从而制定有针对性的保养和维修计划

1.3PC软件代码编写MES系统的上位机与西门子PLC的通讯协议走TCP/IP方式,西门子公司针对上位机通讯提供有专用API库供开发者使用,将项目工程引用添加西门子PLC库文件S7.NET.DLL起重机MES系统主要实现方式是PC上位机读取/写入PLC的V区寄存器,对应库方法为ReadBytes和WriteBytes

PLC有大量寄存器,需要分配一个专用区间供MES系统交互使用在此定义V区寄存器范围为VB至VB,共个字节地址供使用,通过ReadMultipleBytes方法读取一段V区间地址数据

1.4PLC梯形图编程PC上位机要显示起重机的状态信息,则必须保证PLC将正确数据写入V区寄存器中,以供PC读取MES系统显示起重机的连接状态,需要PLC提供心跳信号,梯形图逻辑将VB间隔1S时间写1和写0,若MES系统识别VB超时未有变化,则认为此台起重机掉线,分析其为断电或网线故障起重机各部件使用一次,则在该部件对应寄存器使用次数增加一次同理,各部件故障一次,则对应寄存器故障次数增加一次使用西门子PLC的ADD_DI加法双精度整数指令,将所需要监控的部件进行监控起重机各部件动作由PLC的Q输出点驱动继电器控制其对应动作,所以每使用一次则通过该Q输出点的上升沿指令输出,触发对应寄存器地址数据加1

2结语

时代在更替,科技在进步,起重机与智能化信息化结合发展更能符合当今世界的发展潮流,所以具备MES系统起重机具备极大的发展前景一直以来我国起重机处于模仿和追赶阶段,此次工业4.0的产业升级,给我国提供了一次弯道超车的机会开发起重机MES系统是我们朝着智能起重机发展的一小步,也是关键的一步我们应该积极采取符合自身的方式方法,缩小与传统起重机强国在这方面的差距