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松下贴片机与 MES 系统的完美融合

2024-12-03
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一、引言


MES(制造执行系统)在现代制造业中扮演着至关重要的角色,它能够有效提高生产效率和管理水平。对于松下贴片机来说,接入 MES 系统更是具有重大意义。


随着电子技术的快速发展和电子产品生命周期的不断缩短,现代 PCB 板组装制造企业面临着巨大的挑战。为了在激烈的市场竞争中立足,企业必须采用先进的生产模式,快速响应客户订单需求,并提供优质低价的产品。系统集成和信息集成(CIMS)成为提高企业管理效率的重要技术。许多企业通过改善贴装生产线自动化程度和导入先进的企业级管理信息系统,如 MRPⅡ、ERP 等,提高了生产管理水平和市场竞争力。然而,一般的 MRPⅡ/ERP 仅能处理历史或预测数据,不能及时、准确地反映当前生产现场的设备状态和生产数据。同时,现场生产设备控制系统也不能将实时生产数据传递到上层资源管理系统,导致企业资源计划层缺乏有效的设备实时信息支持,控制环节不能得到有效优化的调度与协调。


制造执行系统(MES)恰好解决了这一难题。它是位于上层的计划管理系统与底层的生产过程控制系统之间的面向车间层的管理信息系统,通过采集现场实时数据,实现从订单下达到产品完成的整个生产过程的优化管理。PCB 板组装行业设备自动化程度高,为了充分挖掘先进设备的生产潜力,优化生产行为,全面提高企业信息化管理水平,MES 的建设与应用尤为重要。


对于松下贴片机而言,接入 MES 系统需要考虑多方面的因素。首先,由于不同设备厂商的数据接口和格式各不相同,容易形成 “信息孤岛”,无法实现统一数据分析及处理。因此,需要将 SMT 生产线上的自动化设备组建成工业网络并与内部办公局域网连接起来,在生产线自动化设备的控制电脑上安装软、硬件通信模块,自动采集实时生产数据,通过网络传递到数据处理中心,并将数据处理中心的共享信息通过网络传递到监控终端上。


其次,MES 系统与现场设备的连接方式有多种。一是直接联网通信,借助数控系统自身的通信协议、通信网口,不添加任何硬件,直接与车间的局域网进行连接,与 MES 系统生产设备数据采集服务器进行通信。二是工业网关采集,对于没有以太网通信接口或不支持以太网通信的数控系统,可以借助工业以太网关的方式连接数控机床的 PLC 控制器,实现对生产设备数据的采集。三是远程 IO 采集,对于无法直接与以太网端口通讯且没有 PLC 控制单元的设备,可以通过部署远程 IO 收集生产设备的运行数据。


在实际操作中,还需要注意一些问题。例如,设备供电电压为 220V AC,设备安装时要做好防护措施,设备外壳必须做接地处理,避免触电;使用时要远离电磁干扰源;光电计数器信号线更好使用屏蔽电缆,屏蔽层一端悬空,一端接地;本产品不防水,安装位置应防潮、防尘、防腐蚀性气体;设备发生故障,制造商负责修理,用户不得自行拆卸。


总之,松下贴片机接入 MES 系统需要综合考虑各种因素,选择合适的连接方式,并注意安装和使用过程中的问题,以充分发挥 MES 系统的优势,提高生产效率和管理水平。


二、松下贴片机接入 MES 系统的重要性



松下贴片机接入 MES 系统具有诸多重要性。


在生产过程动态质量控制方面,MES 系统能够实时采集生产数据,如设备运行状态、生产参数、产品质量等。通过对这些数据的分析,及时发现生产过程中的质量问题,并通过报警、通知等方式提醒相关人员进行处理。例如,PCB 板组装行业特性决定了如果某一环节出现问题,将造成整批在制品的报废。因此,MES 系统可以实时、灵敏地监控关键生产参数并定位出错位置,给予正确的报警提示信息,同时对部分重要参数进行自动回控调整。


在集成信息化管理方面,MES 系统构建基于统一基础数据、统一系统框架的指挥调度平台,提供可柔性组合定制的用户界面、业务模块和二次开发接口。通过建立 SMT 流水线生产过程的管理控制模型,实现关键工序与设备的生产和质量数据的实时采集、监控与调度,以及从产品生产任务分派、设备管理及现场动态调度的集成信息化管理。例如,将 SMT 生产线上的自动化设备组建成工业网络并与内部办公局域网连接起来,在生产线自动化设备的控制电脑上安装软、硬件通信模块,自动采集实时生产数据,通过网络传递到数据处理中心,并将数据处理中心的共享信息通过网络传递到监控终端上。


在实时质量问题报警方面,MES 系统提供动态质量分析手段,促进管理水平提高,使质量管理模式由手工检验逐步过渡到自动处理、实时控制的方式。建立质量知识库,促进质量标准的优化。通过采集、分析、处理、积累的循环过程,实现质量的持续改善。例如,万界星空科技的 MES 系统通过预设的规则和算法,对生产过程中的数据进行实时分析,检测异常情况和潜在问题。一旦检测到异常情况,会立即触发预警机制,通知相关人员进行处理。预警信息可以通过短信、邮件、系统消息等方式发送给相关人员,确保他们能够及时收到并采取措施。同时,MES 系统支持异常处理流程的制定和执行,包括异常原因的排查、处理措施的制定和执行、处理结果的反馈等。在某些情况下,MES 系统还能够根据预设的规则自动进行错误纠正,如调整生产参数、重新分配生产任务等。这些自动纠正措施可以进一步减少人为干预,提高生产过程的连续性和稳定性。


三、松下贴片机接入 MES 系统的方法


(一)数据系统直接联网通信


1.借助数控系统自身通信协议和网口,直接与车间局域网连接。


松下贴片机可利用自身的通信协议和网口,像环球贴片机在刚开机时,机器状态变量被设定,尝试与主机建立通信,其请求被阶段性地发出,直到通信正式建立。对于松下贴片机而言,借助其自身的通信能力,不添加任何硬件,直接与车间局域网连接,与 MES 系统生产设备数据采集服务器进行通信,实现数据的传输与交互。


2.以发那科和西门子数控系统为例说明直接联网通信的实现方式。


发那科 0i31i18i 系列的数控系统在操作面板背面都配置有网口,通过发那科的 FOCAS 协议,就可以进行直接联网通信;西门子 840D 系统,PCU50 版本以上的也可以通过 OPC 协议进行设备的直接联网通信。虽然松下贴片机与这两种数控系统有所不同,但可借鉴其利用自身通信协议和网口直接联网的方式,通过松下贴片机自身具备的通信能力和合适的通信协议,实现与车间局域网的连接,进而与 MES 系统进行数据交互。


(二)工业网关采集


1.对于无以太网通信接口或不支持以太网通信的数控系统,借助工业以太网关连接 PLC 控制器。


对于没有以太网通信接口或不支持以太网通信的松下贴片机,可以借助工业以太网关的方式连接数控机床的 PLC 控制器。例如,“不需要点表的工业网关” 可以实现松下 FPG-C32T2H 数据采集和远程维护。物理连接方面,将松下贴片机的通信接口与工业网关进行连接,根据实际情况选择合适的连接方式,如设备支持以太网通信,可使用网线将其与工业网关的以太网口相连;若为串口通信,则需使用相应的串口线进行连接。同时,为工业网关和松下贴片机提供稳定的电源供应。


2.工业通信网关在网络协议间进行报文转换的作用。


工业通信网关可以在各种网络协议间做报文转换,即将车间内不同种类的 PLC 的通信协议转换成一种标准协议。对于松下贴片机,工业网关具备自动识别能力,当与贴片机连接后,能够自动探测设备所使用的通信协议,并配备强大的深度协议解析引擎,深入到协议的底层进行数据解析,直接提取出有意义的数据信息。同时,工业网关还具备数据缓存与预处理功能,在网络出现波动或异常情况时,自动将采集到的数据暂存到本地缓存中,待网络恢复正常后再上传,避免数据丢失。并且可以对采集到的数据进行预处理,如数据清洗、筛选、转换和聚合等操作,去除噪声数据、提取有用信息,并将数据转换为符合上位系统要求的格式。


(三)远程 IO 采集


1.针对无法直接与以太网端口通讯且无 PLC 控制单元的设备,采用远程 IO 收集运行数据。


对于无法直接与以太网端口通讯且没有 PLC 控制单元的松下贴片机,可以通过部署远程 IO 收集生产设备的运行数据。远程 IO 模块是工业级的远程采集和控制模块,可提供被动节点的开关输入。通过分析松下贴片机的电气系统,确定所需的电气信号,将其连接到远程 IO 模块,并将电气系统连接到系统。开关量、模拟量转换为网络数据,并通过车间局域网传输到数据采集服务器。


2.远程 IO 模块的功能及数据传输方式。


远程 IO 可用于收集设备的电源、运行、警报、暂停状态等运行数据。其数据传输方式是先将设备的电气信号连接到远程 IO 模块,然后将开关量、模拟量转换为网络数据,通过车间局域网传输到数据采集服务器,实现对松下贴片机运行数据的采集和传输,为 MES 系统提供实时的设备运行状态信息。


四、具体案例分析



以浙江义乌 SMT 工厂为例,介绍采用屏幕识别方案采集贴片机运行状态数据并接入 MES 系统的过程及优势。


位于浙江义乌的 SMT 工厂在接入 MES 系统时,面临着获取贴片机运行数据成本较高的问题。若联系贴片机厂家开通授权,收费价格预计在 5 万至 10 万。为降低实施成本,工厂选取了屏幕识别方案。


贴片机的上位机软件有数值显示界面,可以显示贴片机的运行状态数据。该方案采取定时截屏,识别屏幕上软件界面数据的方式。采用仪表识别专用软件,将屏幕数值识别后,按照要求的 mqtt 协议,json 格式上传数据,接入 MES 系统。此方案省去了协议对接的麻烦,成本仅为开通授权费的十分之一左右。


通过这种屏幕识别方案,浙江义乌 SMT 工厂成功地采集了贴片机的运行状态数据并接入 MES 系统。其优势主要体现在成本低、实施相对简便等方面。相比传统的通过联系厂家开通授权的方式,屏幕识别方案为企业节省了大量的资金投入。同时,定时截屏和软件识别的方式也不需要复杂的硬件设备和技术支持,易于操作和维护。


总之,浙江义乌 SMT 工厂的案例为其他企业在接入 MES 系统时提供了一种新的思路和方法,尤其是在面对成本限制的情况下,屏幕识别方案具有很大的参考价值。


五、总结


松下贴片机接入 MES 系统是现代制造业发展的必然趋势,具有重要的方法和意义。


从方法上看,主要有数据系统直接联网通信、工业网关采集和远程 IO 采集三种方式。借助数控系统自身通信协议和网口直接联网通信,能实现数据的快速传输与交互;工业网关采集则可以解决无以太网通信接口或不支持以太网通信的设备的数据采集问题,通过报文转换将不同协议转换成标准协议,实现数据的统一处理;远程 IO 采集适用于无法直接与以太网端口通讯且没有 PLC 控制单元的设备,通过收集运行数据为 MES 系统提供实时状态信息。此外,浙江义乌 SMT 工厂的屏幕识别方案也为企业接入 MES 系统提供了新的思路,成本低且实施相对简便。


在重要意义方面,接入 MES 系统可以实现生产过程动态质量控制,实时采集生产数据,及时发现质量问题并进行处理,还能对部分重要参数进行自动回控调整;可以实现集成信息化管理,构建统一基础数据和系统框架的指挥调度平台,提供可柔性组合定制的用户界面、业务模块和二次开发接口;可以提供实时质量问题报警,促进管理水平提高,实现质量的持续改善。


展望未来,随着制造业的不断发展,MES 系统与贴片机的结合将更加紧密。在智能制造的大背景下,MES 系统将不断升级优化,为贴片机提供更强大的数据支持和管理功能。同时,贴片机也将不断提升自身的智能化水平,更好地与 MES 系统协同工作。未来制造业中,MES 系统与贴片机的更广泛应用将进一步提高生产效率、提升产品质量、降低生产成本,为企业带来更大的竞争优势。


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