1.項目概述

1.1    項目背景

太陽能電池組件生產(chǎn)線工藝流程大致如下：

1.2 系統(tǒng)目標(biāo)

1、數(shù)據(jù)采集：實(shí)時采集層壓前、層壓、層壓后等實(shí)時設(shè)備狀態(tài)和生產(chǎn)信息，進(jìn)行記錄和報警。

2、數(shù)據(jù)計算：根據(jù)以上采集的數(shù)據(jù)自動計算如換卷、換膠時間，各物料加料量、膠總量等生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

3、數(shù)據(jù)記錄：將以上采集信息和運(yùn)算數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中，并與生產(chǎn)批號、生產(chǎn)人員、環(huán)境參數(shù)等建立關(guān)聯(lián)以便于生成報表和事后查詢。

4、畫面展示：實(shí)時展示現(xiàn)場設(shè)備工作狀況、生產(chǎn)任務(wù)情況等。

5、報表功能：以生產(chǎn)批號為主線自動生成各類統(tǒng)計報表。

6、電子工單：將目前的手工記錄（生產(chǎn)隨工單）調(diào)整為電子記錄，以節(jié)約生產(chǎn)線人員和防止差錯。

7、設(shè)備效率：自動記錄設(shè)備啟停機(jī)并計算設(shè)備運(yùn)行效率。

8、產(chǎn)品追溯：可追溯每塊組件產(chǎn)品的原料，使用的層壓機(jī)，每個區(qū)域的操作人員，硅膠固化時間、固化室溫度和濕度，產(chǎn)品功率等。

9、用戶管理：不同的用戶具有不同的操作權(quán)限，一般人員只能瀏覽設(shè)備狀態(tài)和報表；具有權(quán)限的操作員可以控制系統(tǒng)運(yùn)行。管理員可以修改系統(tǒng)參數(shù)等。

2. 系統(tǒng)方案設(shè)計

根據(jù)用戶情況分析，決定在車間的中控室設(shè)置一臺中控計算機(jī)，計算機(jī)上運(yùn)行有MES數(shù)據(jù)采集和應(yīng)用軟件，通過車間局域網(wǎng)與車間中的各PLC和儀表（S7-1200、S7-200、條碼掃描槍等）進(jìn)行通信，采集設(shè)備運(yùn)行信息并發(fā)送控制指令。在車間設(shè)置9臺現(xiàn)場終端計算機(jī)，用于記錄各階段相關(guān)信息；另外，需要設(shè)置一臺大屏液晶顯示器，通過以太網(wǎng)與中心計算機(jī)進(jìn)行通信，并顯示對應(yīng)的各種設(shè)備運(yùn)行和任務(wù)信息。

2.1 硬件架構(gòu)

硬件網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如下：

2.2 軟件功能模塊設(shè)計

數(shù)據(jù)采集功能

系統(tǒng)需要分別與S7-1200、S7-200、掃描槍等進(jìn)行通信，總共需要采集約23臺設(shè)備的實(shí)時數(shù)據(jù)信息，負(fù)責(zé)傳輸?shù)挠?00多個I/O點(diǎn)。

畫面展示

本系統(tǒng)的畫面展示包括中控室監(jiān)控畫面和生產(chǎn)車間的實(shí)時看板兩部分。

在中控室的中心計算機(jī)上，提供了車間所有現(xiàn)場設(shè)備工作狀況、數(shù)據(jù)變化的界面。并以動畫的方式來顯示現(xiàn)場設(shè)備工作狀態(tài)。界面具有瀏覽切換按鈕，可在各類型的畫面以及車間的畫面中來回切換。通過狀態(tài)窗口可以實(shí)時顯示生產(chǎn)線狀態(tài)總覽（運(yùn)行情況、故障報警情況等），產(chǎn)品計數(shù)，雙擊設(shè)備圖，顯示該設(shè)備的詳細(xì)監(jiān)視指標(biāo)信息。

數(shù)據(jù)記錄

系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，除將實(shí)時采集的數(shù)據(jù)按照一定的要求（模擬量定時記錄、開關(guān)量變化記錄）進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄外，還將根據(jù)各數(shù)據(jù)點(diǎn)的實(shí)際物理意義自動運(yùn)算并產(chǎn)生有實(shí)際意義的生產(chǎn)記錄。數(shù)據(jù)記錄在SQL Server數(shù)據(jù)庫中。在數(shù)據(jù)庫建模階段需要根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和需求建立對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表并編寫存儲過程等數(shù)據(jù)統(tǒng)計邏輯。

報戶管理、操作記錄

對于采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，設(shè)定其正常工作的上限、下限，當(dāng)實(shí)際數(shù)據(jù)高于或低于各自的預(yù)先設(shè)定的閥值時，系統(tǒng)自動發(fā)出相關(guān)的報警。此外，對于設(shè)備的異常情況以及錯誤操作也可進(jìn)行必要的報警。

針對不同的報警級別，可以進(jìn)行分類，以速度查到最緊急報警，并進(jìn)行確認(rèn)和處理。還可以進(jìn)行存檔，保存到的數(shù)據(jù)庫中，以供將來歷史報警數(shù)據(jù)查詢。

對于操作員可以根據(jù)級別和安全區(qū)設(shè)定不同的操作權(quán)限，操作員只能在的操作安全區(qū)內(nèi)操作，系統(tǒng)可以詳細(xì)記錄操作員的具體操作，操作記錄可查詢。

統(tǒng)計報表和趨勢曲線

系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，除將實(shí)時采集的數(shù)據(jù)按照一定的要求（模擬量定時記錄、開關(guān)量變化記錄）進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄外，還將根據(jù)各數(shù)據(jù)點(diǎn)的實(shí)際物理意義自動運(yùn)算并產(chǎn)生有實(shí)際意義的生產(chǎn)記錄，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)記錄自動生成班次報表和日、月、年報表。此外，還可以根據(jù)日期、生產(chǎn)批次號等作為索引查詢對應(yīng)的生產(chǎn)記錄和設(shè)備運(yùn)行狀況，具體報表的數(shù)量和格式待詳細(xì)設(shè)計時確認(rèn)。

電子工單

目前針對每片組件產(chǎn)品的生產(chǎn)，使用了一份紙版的“生產(chǎn)隨工單”進(jìn)行人工記錄；而每片組件產(chǎn)品的生產(chǎn)一般只需要45秒，因此每天會打印大量的紙版“生產(chǎn)隨工單”，不便于生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和追溯。

系統(tǒng)可以將目前的“生產(chǎn)隨工單”調(diào)整為電子記錄，以節(jié)約生產(chǎn)線人員和防止人工差錯。針對工藝流程的每一步，記錄到系統(tǒng)中的內(nèi)容大概有：設(shè)備編號、原料廠商、原料規(guī)格型號、原料批次號、生產(chǎn)檢測結(jié)果和原因、班組、操作員等信息。

設(shè)備效率和預(yù)防性維修

系統(tǒng)可以自動記錄工藝流程中設(shè)備的啟停機(jī)，并且計算設(shè)備的運(yùn)行效率。

根據(jù)用戶輸入的維修時間以及統(tǒng)計的設(shè)備運(yùn)行時間以及實(shí)時采集的設(shè)備功耗等信息，可以實(shí)時檢測到設(shè)備的異常信息，并及時提醒用戶對設(shè)備進(jìn)行維修。

系統(tǒng)還可以保存每臺設(shè)備的維修和保養(yǎng)記錄。

追蹤與追溯

在工藝流程的每一步，針對每片組件產(chǎn)品，系統(tǒng)通過現(xiàn)場計算機(jī)詳細(xì)記錄生產(chǎn)相關(guān)的各種信息，主要包括：

（1）焊接時，焊接機(jī)號、電池片廠商、型號規(guī)格、電池片顏色等。

（2）排版時，玻璃、EVA、匯流條、背板的廠商和批次號等。

（3）層壓前目測和EL檢測中不合格產(chǎn)品的具體原因、操作人員、處理結(jié)果等。

（4）層壓后目測中不合格產(chǎn)品的具體原因、操作人員、處理結(jié)果等；以及自動修邊需要輸入設(shè)備的參數(shù)。

（5）硅膠固化時間，固化室溫度和濕度等。

（6） “IV測試”、“EL終檢”中不合格產(chǎn)品的具體原因、操作人員、處理結(jié)果等。

追蹤與追溯功能可以包括：

（1）根據(jù)產(chǎn)品批次號，查詢對應(yīng)的工單、原料信息（廠商、規(guī)格型號、批次號）、使用的設(shè)備信息、每步操作的操作員、處理結(jié)果等。

（2）查詢生產(chǎn)設(shè)備的異常率、操作員的操作情況、每類測試各自的合格率等。

（3）根據(jù)產(chǎn)品型號，查詢同批次的所有產(chǎn)品信息。

（4）根據(jù)原料信息（廠商、規(guī)格型號、批次號），查詢對應(yīng)的產(chǎn)品批次信息。

（5）根據(jù)產(chǎn)品批次號，查詢同批原料的所有批次的產(chǎn)品信息。