自動化掃碼防差錯系統設計分析

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【摘要】在煙絲外發工序中，針對其人工核對煙箱信息時存在的異常情況，結合生產制造執行（MES）系統進行自動化掃碼防差錯設計。在外發輸送機上增加寬角度掃碼裝置，實現外發煙箱信息自動識別、防差錯比對，提高外發煙箱的正確性及條碼信息的準確性，并反饋煙箱條碼信息至MES系統，自動生成電子賬務信息。通過該系統實施，在滿足賬務信息零異常需求的同時大大提升了工作效率，具有一定的可推廣性。

【關鍵詞】防差錯系統；掃碼技術應用；煙箱外發

隨著中國制造2025的推進，未來制造業將逐漸演變成網絡化、自動化、信息化相結合的智能工廠模式，傳統依靠人工的制造業生產形式將逐步被取締。在現有的自動化控制模式下生產制造執行系統（MES）不僅優化工藝生產流程、提高工作效率，同時對生產加工的準確性及產品質量都有良好的促進作用[1]。在進行設備升級改造過程中，不僅需采取自動化措施代替人工操作，同時要形成控制閉環，對自動化操作進行信息驗證。煙草行業中，采用不同的信息識別技術對產品特征進行儲存、讀取，進行防差錯校驗，保證信息的準確性。文獻[2-4]通過在底層PLC中進行信息判斷，控制生產進程，但未將結果信息與MES系統關聯反饋；文獻[5，6]對制絲重點工序加香加料進行比對，文獻[7]針對煙箱入庫工序進行防差錯設計，但其均通過固定靜止式掃碼方式進行條碼識別；文獻[8]主要以管理方法對卷包生產工藝過程質量進行防差錯管控。本文根據外發作業實際情況進行自動化掃碼防差錯系統設計，針對不同批次、牌號的煙箱條碼信息，在皮帶橋上安裝固定式條碼識別設備，對途經輸送煙包依次進行條碼識別，并自動在MES系統生成出庫記錄，形成煙箱信息電子臺賬。對于外發出庫作業中存在混箱、混批、條碼標識破損等一系列問題，通過條碼信息對比進行防差錯校驗，杜絕煙箱信息錯誤現象產生，同時實現煙箱條碼異常0反饋率的目標。

1系統基本組成

本系統選用自動掃碼裝置進行煙箱信息識別并傳輸至本地設備PLC控制端，通過制絲集控系統實現煙箱信息采集并上傳至工廠MES平臺進行賬務統計工作。該系統主要由自動掃碼設備、PLC控制器、制絲集控系統、MES系統及人機交互系統組成。MES系統根據實際生產需求生成產品外發計劃并通過制絲集控系統下發至底層控制設備中進行執行，在底層PLC中實現MES下發信息與自動掃碼設備的信息比對，對外發煙箱信息進行校驗。

2系統設計

2.1設計思路

（1）煙箱條碼自動識別增加自動掃碼裝置，在煙箱進入皮帶機輸送過程中自動實現煙箱信息條碼識別，并實時上傳數字條碼信息至PLC控制器中。基于工業以太網在車間的廣泛應用，選取以太網通訊的SICKCLV65x系列條形碼掃描器，其往復偏轉反射器設計具有寬角度自動擺動掃描功能，滿足對運動條碼自動識別的需求，提高信息讀取的準確性。（2）煙箱信息比對在PLC控制器中進行煙箱條碼信息確認，根據MES系統下發的任務信息，比對實時煙箱的牌號、批次、生產日期、序列號等信息，確保外發煙箱信息的準確性。（3）煙箱數量統計增加光電感應器件在皮帶輸送機上實現路徑煙箱數統計，進行光電計數信息與條碼識別數量比對，確保煙箱掃描統計無遺漏。M=N式中，M：根據光電感應統計的煙箱數量；N：自動掃碼裝置正確讀取的煙箱條碼數量。（4）煙箱條碼信息賬務統計在本地PLC控制系統內對時間、批次、牌號等信息正確且已實際外發的煙箱條碼進行統計，通過制絲集控系統采集上傳至MES系統，并在MES系統內根據其唯一的箱條碼信息進行賬務自動核銷。

2.2系統控制流程

Step1：在MES系統內根據外發計劃下發工單至底層控制PLC中，工單中包含外發煙箱批次、牌號、日期、數量等信息。Step2：生產計劃執行，并在生產中對外發煙箱條碼自動掃描識別，若未識別到煙箱條碼則報警。Step3：根據自動掃碼裝置識別信息在底層控制器中自動進行煙箱信息比對，確保信息的準確性。Step4：皮帶輸送機控制。根據底層控制器中比對信息情況及報警信息實現外發皮帶輸送機的啟?？刂?。Step5：信息自動上傳。對實際外發煙箱掃碼信息上傳至MES系統，進行系統煙箱信息賬務核銷。圖2系統控制流程圖

2.3控制程序實現

煙絲外發掃碼作為煙箱外發進程的最后一道工序，兼有對輸出產品檢查校驗的工藝要求。在自動伸縮機西門子1200PLC中及時根據MES下發的批次煙箱信息與掃碼裝置讀取信息進行關鍵數據點比對校驗（批次、牌號、產地等信息），根據其防差錯比對結果及時發出報警信息，并基于其報警信號控制輸送皮帶運行。為防止煙箱倒放、左右反向放置等情況，感應光電與掃描裝置配合，在感應關電被遮擋后開始煙箱掃描，若光電開關恢復后未更新條碼信息則進行未掃描到煙箱信息報警。同時為防止人為原因造成光電開關誤動作在硬件上進行光電感應距離調整（最大感應距離至輸送橋中部）；根據煙箱通過光電開關時間設置光電管遮擋報警。本系統PLC控制程序基于博圖V14版本編寫，對SICK掃碼器讀取的煙箱實時條碼信息進行處理，獲取字符串結構數據，并根據工廠工藝編碼要求進行字符截取處理，最終形成不同屬性的字符串結構；同時對生產管理系統MES下發字符串結構工單信息分解，通過字符串比對命令對煙包信息進行多層次校驗。在煙箱條碼識別防差錯程序搭建過程中，根據計量光電管信號下降沿進行自動計數，可準確判斷出正常通過煙包數量，同時根據煙箱條碼識別的煙包序號差別，實現對不同掃碼識別煙包的數量統計，并根據兩者煙包計量數據大小進行防差錯比對，可有效地實現未掃描煙箱條碼報警。

2.4界面設計

作業現場加裝信息化顯示看板，及時通過制絲集控平臺在工作現場顯示外發任務信息，方便員工查看。屏幕顯示內容含有以下元素：煙包編碼、當前煙包條碼、煙包牌號、批次信息、已發煙包數量等，并提取煙箱條碼中批次的煙包編碼進行屏幕顯示，若已正常發貨則編碼信息變為綠色。通過進行目視化看板展示，與車間精益管理方針緊密結合，有效地提高車間現場管理水平。在MES系統中，通過定期掃描讀取制絲段控PLC中儲存的煙箱條碼信息，實現系統煙箱條碼信息狀態自動更新，完成賬務核銷工作；優化外發煙絲界面，賬務人員可遠程查看外發煙箱進程、已發送煙箱數量、條碼信息。如圖3所示，操作人員可通過武煙MES賬號外發煙絲條碼界面進行以單據日期、牌號、批次進行賬務信息查詢，查看具體單據任務執行信息及各單據內煙箱信息庫存狀態。

3系統功能驗證

為驗證外發煙絲掃碼檢驗系統的有效性，跟蹤煙絲外發轉運過程，并人為設置一些非正常情況，對該系統的有效性及準確性進項驗證。根據實際的生產情況，在生產中人為異常情況設置進而對設備的有效性及準確性進行驗證。由表1可知：（1）在存在條碼破損、分辨率低等影響讀取時皮帶輸送機停止運行，保證外發條碼完好性。（2）出現煙箱條碼信息重復、非該批次煙箱等問題時系統防差錯比對功能正常運行，保證煙絲煙箱信息的準確性。（3）對于人為原因造成的煙絲煙箱放置不規范未能實現條碼識別情況，及時報警停止運行，確保箱箱掃碼比對確認。（4）面對人工粘貼條碼時存在標簽粘貼傾斜的情況，由于選用寬角度自動擺動掃描的條碼識別器，仍然可實現條碼自動識別，保證該系統的可靠性。

4結束語

基于生產制造執行MES系統，設計煙箱信息自動掃碼設計系統。充分考慮實際生產情況，進行煙箱數量、條碼信息等多層次防差錯程序設計，保障系統的準確性，并自動上傳外發煙箱信息生產電子賬務信息，提高工作效率。

作者：蔣鵬沖 張思明 李會平 單位：屈國江湖北中煙工業有限責任公司武漢卷煙廠