一种基于MES系统的化工浆料智能制备系统及控制方法与流程

一种基于mes系统的化工浆料智能制备系统及控制方法
技术领域
1.本发明涉及智能制备系统技术领域，具体涉及一种基于mes系统的化工浆料智能制备系统及控制方法。


背景技术：

2.随着工业4.0时代的到来，智能制造技术得到了快速的发展，企业生产从传统自动化向数字化、智能化方向发展。mes系统即生产信息化管理系统是数字化工厂的核心内容，也是智能制造技术的关键部分，它能为企业提供一个包括数据管理、计划排产、生产调度、设备管理、库存管理、采购管理等在内的协同管理平台；对于生产浆料产品的化工企业，智能制造技术的应用，特别是将mes系统应用于生产制造过程还处于起步阶段，很多企业依然采用传统的人工排产、人工下单，生产配方在生产设备端管理，过程防错由自动化设备管控。
3.目前对于原料品种多、产品配方多、生产任务重的企业，化工浆料制备过程还存在以下问题：1.信息传递慢，生产效率低；2.生产过程中物料不可控，过程防错不完善，最终导致产品质量不可控；3.生产配方公开范围大，保密性低。


技术实现要素：

4.本发明的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供一种基于mes系统的化工浆料智能制备系统及控制方法。本发明的基于mes系统的化工浆料智能制备系统及其制备方法使用方便，通过mes系统、浆料自动化生产设备和pda设备之间的配合设置，实现化工浆料制备过程中生产任务和生产配方后台管理、远程下发，以及具备物料信息智能防错的功能，自动管控投加物料和生产工序，自动采集生产数据，从而提升生产效率，管控产品配方和质量。
5.本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：一种基于mes系统的化工浆料智能制备系统，包括：mes系统，包括管控模块和数据库，所述管控模块和所述数据库通信连接，所述管控模块用于管理控制化工浆料制备过程； 所述数据库用于存储生产数据；浆料自动化生产设备，包括控制系统、料仓、溶液罐、称重料斗、搅拌釜和管路阀门；所述控制系统与mes系统通信连接，用于控制浆料自动化生产设备各部件进行生产动作；所述料仓、溶液罐、称重料斗、搅拌釜和管路阀门均与控制系统连接；所述料仓用于制备过程中供给粉料；所述溶液罐用于制备过程中供给溶液；所述称重料斗用于对粉料进行称重；所述搅拌釜用于对粉料、水以及溶液的重量进行复核，同时用于对水、粉料以及溶液进行搅拌；所述管路阀门用于计量和控制水以及溶液的投加量，同时用于对浆料进行转移。
6.pda设备，所述pda设备与mes系统通信连接，用于与mes系统交互信息。
7.本发明的目的在于提供一种基于mes系统的化工浆料智能制备系统及控制方法。本发明的基于mes系统的化工浆料智能制备系统及其制备方法使用方便，通过mes系统、浆料自动化生产设备和pda设备之间的配合设置，实现化工浆料制备过程中生产任务和生产配方后台管理、远程下发，以及具备物料信息智能防错的功能，自动管控投加物料和生产工序，自动采集生产数据，从而提升生产效率，管控产品配方和质量。
8.优选的，所述管控模块包括物流模块、计划调度模块、配方管理模块、生产管控模块、设备管理模块和质量管理模块；所述物流模块用于管理物料流转，所述计划调度模块用于制定生产计划和生产设备调度，所述配方管理模块用于管理生产配方，所述生产管控模块用于物料比对和生产工序管控，所述设备管理模块用于管理设备报修、保养维护及监测设备信息，所述质量管理模块用于管理质量检验；所述生产数据包括物料数据、配方数据和产品数据；所述数据库包括物料数据库、配方数据库和产品数据库；所述物料数据库用于存储物料数据，所述配方数据库用于存储配方数据，所述产品数据库用于存储产品数据。
9.优选的，所述物料数据包括物料名称、物料代号、物料编码、厂商和物料重量信息；所述配方数据包括配方名称、原料信息、投加顺序和搅拌时间。
10.优选的，所述控制系统包括主控单元、原料仓单元、上料称量单元、溶液计量投加单元、搅拌釜单元和辅助单元；所述原料仓单元用于控制粉料的品类并存放粉料；所述上料称量单元用于控制粉料上料及称重，并将重量信号传递给主控单元；所述溶液计量投加单元用于控制向搅拌釜投加溶液的重量，并将溶液重量信号传递给主控单元；所述搅拌釜单元用于复核粉料、水、溶液投加的重量及控制搅拌釜的搅拌工作，并将重量信息、搅拌状态信号传递给主控单元；所述辅助单元用于控制管路阀门的动作，并将阀门状态信号传递给主控单元。
11.根据本发明的另一方面，提供了一种基于mes系统的化工浆料智能制备系统的控制方法，包括以下步骤：步骤s1：mes系统根据二维码编码规则以及物料需求生成设备标识码和物料标识码, 其中所述设备标识码被粘贴在生产用具、浆料自动化生产设备的料仓以及搅拌釜上，所述物料二维码被粘贴在粉料外包装或存储容器上；其中，所述物料外包装包括粉料外包装、溶液外包装；步骤s2：mes系统创建并存储生产任务，所述生产任务包括生产配方，其中所述生产配方包括物料数据、配方数据；步骤s3：mes系统制定生产计划，并根据生产计划调度生产设备，并下发生产任务至浆料自动化生产设备；步骤s4：浆料自动化生产设备根据生产任务进行浆料自动化生产。
12.优选的，所述浆料自动化生产设备根据生产任务进行浆料自动化生产，包括：mes系统根据pda设备的第一扫描结果进行信息比对，其中pda设备能够扫描料仓上的设备标识码和粉料外包装上的物料标识码并得到第一扫描结果；若比对一致，则所述浆料自动化生产设备中的料仓接收粉料输送；所述浆料自动化生产设备根据生产任务进行浆料自动化生产。
13.优选的，还包括：当生产任务进行到人工投加原料工序时，mes系统生成并发出加
料提示信号；所述mes系统根据pda设备的第二扫描结果进行信息比对，其中pda设备能够扫描搅拌釜上的设备标识码和物料外包装上的物料标识码并得到第二扫描结果；若比对一致，则控制浆料自动化生产设备打开搅拌釜的加料口进行加料。
14.优选的，还包括：当浆料自动化生产设备进行到送检工序时，mes系统发出送检提示信号；所述mes系统根据pda设备的第三扫描结果进行信息记录，其中pda设备能够扫描送检容器上的设备标识码和搅拌釜上的设备标识码，并得到第三扫描结果；若信息记录完成，则控制浆料自动化生产设备打开取料口，其中待送检样品能够从所述取料口取出，并被送至检验处进行检测；所述mes系统接收所述待送检样品的检测结果，记录并存储所述待送检样品的检测信息；所述mes系统判断所述待送检样品的检测结果是否合格；若合格，则确定所述待送检样品为成品浆料。
15.优选的，所述物料标识码包括物料名称、物料代号、物料重量、厂商和生产批次信息。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的基于mes系统的化工浆料智能制备系统及控制方法使用方便，通过mes系统、浆料自动化生产设备和pda设备之间的配合设置，实现化工浆料制备过程中生产任务和生产配方后台管理、远程下发，以及具备物料信息智能防错的功能，自动管控投加物料和生产工序，自动采集生产数据，从而提升生产效率，管控产品配方和质量，具体有益效果如下：1、本发明中生产任务下达、生产配方下发及检验流程皆通过网络在mes系统上执行，节约了时间，提高了工作效率，避免了由于人工传递信息可能产生的错误而导致的生产事故。
17.2、本发明具有物料防错、工序防错及设备管控功能，能够避免人为因素导致的物料投加错误，减少质量事故。
18.3、本发明的生产配方中屏蔽了物料名称，现场操作员识别不出配方中的物料组份，降低了配方泄密风险。
19.4、本发明是智能制造技术在化工浆料生产中的具体应用，能够为企业提效降本，提高综合竞争力，并引领企业高质量发展。
附图说明
20.图1为本发明的结构示意图。
21.图2为本发明的流程框图。
具体实施方式
22.下面将结合附图与实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明
保护的范围。
23.实施例1如图1、图2所示：本发明提供了一种基于mes系统的化工浆料智能制备系统，包括：mes系统1，包括管控模块和数据库；浆料自动化生产设备，包括控制系统2、料仓、溶液罐、称重料斗、搅拌釜和管路阀门；pda设备3；其中，所述mes系统1与控制系统2电连接或信号连接，所述mes系统1与pda设备3信号连接。mes系统1与pda设备3通过无线网络通讯，mes系统1与浆料自动化生产设备2的控制系统通过有线或无线网络通讯。
24.实施例2如图1、图2所示：本发明提供了一种基于mes系统的化工浆料智能制备系统，包括：mes系统1，包括管控模块和数据库；所述管控模块和所述数据库通信连接，所述管控模块用于管理控制化工浆料制备过程，所述数据库用于存储物料数据、配方数据和产品数据；浆料自动化生产设备，包括控制系统、料仓、溶液罐、称重料斗、搅拌釜和管路阀门；所述控制系统与mes系统通信连接，用于控制浆料自动化生产设备各部件进行生产动作；所述料仓、溶液罐、称重料斗、搅拌釜和管路阀门均与控制系统连接；所述料仓用于制备过程中供给粉料；所述溶液罐用于制备过程中供给溶液；所述称重料斗用于对粉料进行称重；所述搅拌釜带有称重功能，用于对粉料、水以及溶液的重量进行复核，同时用于对水、粉料以及溶液进行搅拌；所述管路阀门带有计量系统，用于计量和控制水以及溶液的投加量，同时用于对浆料进行转移；pda设备3；其中，所述mes系统1与控制系统2通信连接，所述mes系统1与pda设备3通信连接。具体的，所述mes系统1与pda设备3通过无线网络通讯，mes系统1与浆料自动化生产设备2的控制系统通过有线或无线网络通讯。
25.进一步地，所述管控模块包括物流模块、计划调度模块、配方管理模块、生产管控模块、设备管理模块和质量管理模块；所述生产数据包括物料数据、配方数据和产品数据；所述数据库包括物料数据库、配方数据库和产品数据库；所述物料数据库用于存储物料数据，所述配方数据库用于存储配方数据，所述产品数据库用于存储产品数据。
26.物流模块负责管理物料流转；计划调度模块用于生产计划制定和生产设备调度；配方管理模块用于管理生产配方；生产管控模块用于物料比对、生产工序管控等；管理模块用于管理设备报修、保养维护及监测设备信息；质量管理模块用于管理质量检验。
27.管控模块和数据库可以根据需要设置其他类型的模块和数据库。
28.进一步地，所述物料数据包括物料名称、物料代号、物料编码、厂商和物料重量信息；所述配方数据包括配方名称、原料信息、投加顺序和搅拌时间。
29.物料数据库可以根据需要设置其他类型的物料信息，以及配方数据库根据需要设置其他类型的配方信息。
30.进一步地，所述控制系统2包括主控单元、原料仓单元、上料称量单元、溶液计量投
加单元、搅拌釜单元和辅助单元；所述原料仓单元用于控制粉料的品类并存放粉料；所述上料称量单元用于控制粉料上料及称重，并将重量信号传递给主控单元；所述溶液计量投加单元用于控制向搅拌釜投加溶液的重量，并将溶液重量信号传递给主控单元；所述搅拌釜单元用于复核粉料、水、溶液投加的重量及控制搅拌釜的搅拌工作，并将重量信息、搅拌状态信号传递给主控单元；所述辅助单元用于控制管路阀门的动作，并将阀门状态信号传递给主控单元。
31.实施例3如图1、图2所示：本发明提供了一种基于mes系统1的化工浆料智能制备系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1：编制物料代号并制定二维码编码规则，将二维码编码规则输入mes系统1，mes系统1的物流管理模块根据物料需求生成设备标识码和物料标识码并打印；步骤s2：在生产用具、浆料自动化生产设备的料仓、搅拌釜上张贴设备标识码；根据实际需要用的生产工具，在其上面张贴二维码标识，生产用具可以是送检容器等，生产过程中通过pda扫码防错。
32.步骤s3：由mes系统1创建生产配方，在mes系统1的配方管理模块中编辑和管理生产配方；步骤s4：由mes系统1的计划调度管理模块制定生产计划，并根据生产计划和设备信息统一调度浆料自动化生产设备，通过mes系统1远程下发生产任务至各浆料自动化生产设备的控制系统2；步骤s5：浆料自动化生产设备接受生产任务，mes系统1将对应生产任务的生产配方数据下发至浆料自动化生产设备的控制系统2，同时mes系统1将物料需求信息发送至物流部门；步骤s6：物流部门根据物料需求信息开始备料并打印物料标识码，物料配送时张贴二维码标识，同时去除或覆盖物料名称标识，再配送至生产现场；步骤s7：操作人员采用pda设备3扫描料仓上的设备标识码和粉料外包装上的物料标识码，mes系统1进行信息比对，防止粉料放错料仓；步骤s8：若mes系统1信息比对正确，生产线中的上料机构允许操作，操作人员操作上料机构将物料放至料仓；步骤s9：操作人员开启生产启动开关，生产线开始按生产配方进行物料称量，检测物料重量正确后进行投加，并在搅拌釜中按配方时间充分搅拌；步骤s10：当生产任务进行到需要人工称量来投加生产原料时，mes系统生成并发出加料提示信号，操作人员采用pda设备3扫描搅拌釜上的设备标识码和物料外包装上的物料标识码，mes系统1进行信息比对，防止加错物料；（主要的原料包括粉料、溶液和水都是自动根据配方投加，少部分物料需要人工辅助投加）步骤s11：若mes系统1信息比对正确，生产线自动打开搅拌釜的加料口进行加料；由mes系统1的生产管控模块进行物料信息和工序比对，比对成功自动打开搅拌釜加料口，否则无法打开加料口。
33.步骤s12：操作人员投加完物料后，操作pda设备3确认，此时加料口自动关闭；物料投加后使用pda确认投加完成，生产设备自动关闭加料口，并进行投加物料重
量计算和核对，核对合格进入下一个工序，核对异常时发出报警提示。
34.步骤s13：重复步骤s10~s12，直至物料投加完毕；步骤s14：生产进行到送检工序时发出提示信号，操作员使用pda设备3扫描送检容器上的设备标识码和搅拌釜上的设备标识码，取料口自动打开，将待送检样品浆料取出，取料完成后操作pda确认，随后取料口关闭，将待送检样品浆料送至质量检验处检测；步骤s15：质量检验处将检验结果反馈至mes系统1的质量管控模块，mes系统1将检验结果发送至生产线，同时全程记录送检容器、搅拌釜、送检时间、检验结果和检验员的信息，并将数据存储于mes系统1的产品数据库中；步骤s151：若检验结果合格，则生产系统允许操作人员操作设备将成品浆料转移至储存釜中；步骤s152：若检验结果不合格，则对检验不合格项进行处理，直至检验结果合格；步骤s16：生产完成后，浆料自动化生产设备控制系统2自动清除配方数据。
35.实施例4如图1、图2所示：本发明提供了一种基于mes系统1的化工浆料智能制备系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1：编制物料代号并制定二维码编码规则，将二维码编码规则输入mes系统1，mes系统1的物流管理模块根据物料需求生成设备标识码和物料标识码并打印；步骤s2：在生产用具、浆料自动化生产设备的料仓、搅拌釜上张贴设备标识码；根据实际需要用的生产工具，在其上面张贴二维码标识，生产用具可以是送检容器等，生产过程中通过pda扫码防错。
36.步骤s3：由mes系统1创建生产配方，在mes系统1的配方管理模块中编辑和管理生产配方；步骤s4：由mes系统1的计划调度管理模块制定生产计划，并根据生产计划和设备信息统一调度浆料自动化生产设备，通过mes系统1远程下发生产任务至各浆料自动化生产设备的控制系统2；步骤s5：浆料自动化生产设备接受生产任务，mes系统1将对应生产任务的生产配方数据下发至浆料自动化生产设备的控制系统2，同时mes系统1将物料需求信息发送至物流部门；步骤s6：物流部门根据物料需求信息开始备料并打印物料标识码，物料配送时张贴二维码标识，同时去除或覆盖物料名称标识，再配送至生产现场；步骤s7：操作人员采用pda设备3扫描料仓上的设备标识码和粉料外包装上的物料标识码，mes系统1进行信息比对，防止粉料放错料仓；步骤s8：若mes系统1信息比对正确，生产线中的上料机构允许操作，操作人员操作上料机构将物料放至料仓；步骤s9：操作人员开启生产启动开关，生产线开始按生产配方进行物料称量，检测物料重量正确后进行投加，并在搅拌釜中按配方时间充分搅拌；步骤s10：当生产任务进行到需要人工称量来投加生产原料时，mes系统生成并发出加料提示信号，操作人员采用pda设备3扫描搅拌釜上的设备标识码和物料外包装上的物料标识码，mes系统1进行信息比对，防止加错物料；（主要的原料包括粉料、溶液和水都是自
动根据配方投加，少部分物料需要人工辅助投加）步骤s11：若mes系统1信息比对正确，生产线自动打开加料口；由mes系统1的生产管控模块进行物料信息和工序比对，比对成功自动打开搅拌釜加料口，否则无法打开加料口。
37.步骤s12：操作人员投加完物料后，操作pda设备3确认，此时加料口自动关闭；物料投加后使用pda确认投加完成，生产设备自动关闭加料口，并进行投加物料重量计算和核对，核对合格进入下一个工序，核对异常时发出报警提示。
38.步骤s13：重复步骤s10~s12，直至物料投加完毕；步骤s14：生产进行到送检工序时发出提示信号，操作员使用pda设备3扫描送检容器上的设备标识码和搅拌釜上的设备标识码，取料口自动打开，将待送检样品浆料取出，取料完成后操作pda确认，随后取料口关闭将待送检样品浆料送至质量检验处检测；步骤s15：质量检验处将检验结果反馈至mes系统1的质量管控模块，mes系统1将检验结果发送至生产线，同时全程记录送检容器、搅拌釜、送检时间、检验结果和检验员的信息，并将数据存储于mes系统1的产品数据库中；步骤s151：若检验结果合格，则生产系统允许操作人员操作设备将成品浆料转移至储存釜中；步骤s152：若检验结果不合格，则对检验不合格项进行处理，直至检验结果合格；步骤s16：生产完成后，浆料自动化生产设备控制系统2自动清除配方数据。
39.进一步地，所述标识码包括二维码、条形码。
40.进一步地，所述物料标识码包括物料名称、物料代号、物料重量、厂商和生产批次信息。
41.进一步地，所述设备标识码包括设备名称、设备代号。
42.进一步地，所述步骤s7的mes系统1信息比对过程为pda将扫描的信息发送至mes系统1，生产管控程序将接收到的信息与后台数据库中的信息进行比对验证，物料信息与料仓信息匹配验证成功后，mes系统1发送信号至浆料自动化生产设备的控制系统2，使上料机构变为允许操作状态。
43.进一步地，所述步骤s10的mes系统1信息比对过程为pda将扫描的信息发送至mes系统1，生产管控程序将接收到的信息与后台数据库中的信息进行比对验证，物料信息与投加工序匹配验证成功后，搅拌釜上的物料加料口自动打开允许投料。
44.比对成功才允许启动物料加料口，否则无法打开物料加料口，防止物料加错。
45.进一步地，所述步骤s9的物料称量过程中，若物料投加重量与生产配方重量偏差在允许范围内，则进入下一步骤；否则生产线发出报警提示。
46.浆料自动化生产设备2根据生产配方要求自动称取水、溶液、粉料，并自动投加到搅拌釜中，其中搅拌釜具有称重功能，物料在搅拌釜中进行重量二次核对，核对超限发出报警提示，核对合格则进入下一个工序。
47.进一步地，所述步骤s15的反馈方式为人工录入或mes程序自动采集仪器信息。
48.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、
以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
49.最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。