WinCC批次设计-基于用户归档

 什么是批次

 　　药品是一批一批的生产，批次用于区分药品的不同生产批。一个生产批次包括以下信息：批次名、产品名、产品规格、所使用的配方、其他设定参数以及批次的开始时间和结束时间，另外还有生产过程中记录的数据。

　　以上数据并不全部存储在一起，而是在数据库中分成多个表存储。大致会分为配方、过程数据、批次、事件这样几个表。配方是某一种类型产品的生产参数，过程数据记录生产过程中实时的数据，批次表记录批次相关的信息以及未包括在配方中的设定参数，而批次的开始时间和结束时间记录在事件表中。事件表是以时间为序的一个序列，通过查询这个序列可以得到批次的开始时间和结束时间。

如何记录一个批次

基于以下设计的批次存储于用户归档。用户归档的本质是一个数据库。批次表的定义如下：

Batch
字段 类型 描述
BatchName 字符串 批次名
BatchType 数字（整型） 批次类型
ProductName 字符串 产品名
ProductType 字符串 产品规格
RecipeID 字符串 配方ID
parameter1   参数1
parameter2   参数2
parameterN   参数N

向用户归档中添加数据需通过参数变量和控制变量。如果一个WinCC程序中管理了多台设备，则每台设备对应的变量名要加上设备前缀，这里用“XX_”代替。批次的用户归档中参数变量如下，除了XX_RecipeID和XX_BatchType外都是外部变量：

Batch用户归档参数变量
变量名 类型 描述
XX_BatchName 文本变量8位字符集 批次名
XX_BatchType 无符号的8位值 批次类型
XX_ProductName 文本变量8位字符集 产品名称
XX_ProductType 文本变量8位字符集 产品规格
XX_RecipeID 文本变量8位字符集 配方ID
XX_parameter1   非配方生产参数，这里用parameter指代，实际按需命名。
XX_parameter2   非配方生产参数，这里用parameter指代，实际按需命名。
XX_parameterN   非配方生产参数，这里用parameter指代，实际按需命名。

批次的用户归档中控制变量如下：

Batch用户归档控制变量
变量名 类型
XX_UA_Batch_ID 有符号的32位值
XX_UA_Batch_Job 有符号的32位值
XX_UA_Batch_Field 文本变量8位字符集
XX_UA_Batch_Value 文本变量8位字符集

关于如何使用控制变量操作用户归档，以及封装的操作函数，详见《WinCC配方设计-基于用户归档》中的“如何用控制变量操作用户归档”，这里不再介绍。

批次表中带有一些参数的记录，这些参数可能是批次开始前的设置值，例如设定产量、生产速度，也可能是批次结束时记录的生产结果，例如实际产量、不合格数。实际操作过程中，可能先输入批次，再设定参数和配方，起初记录的批次可能只有批次名，其他字段的数据都是空值，所以在批次生产结束时，需要再更新一次批次表中的记录，以记录最终的生产结果。

批次表中不能出现两个重复的批次，记录批次前要用SQL查询是否已存在同名批次，不存在则新建记录，否则更新同名的批次。记录批次函数的代码如下：

Function RecordBatch(prefix, DSN)
    dim BatchName
    BatchName = HMIRuntime.Tags(prefix& "BatchName").Read

    if Trim(BatchName) = "" then '如果批次名为空，则不记录批次
        RecordBatch = -1
        Exit Function
    end if 

    Dim cnn, rs, SQL
    Set cnn = CreateObject("ADODB.Connection")
    Set rs = CreateObject("ADODB.Recordset")

    '检查是否存在同名批次
    SQL = "select BatchName from "& DSN &" where BatchName = '" & BatchName & "' "
    ConnectDatabase cnn,rs,SQL
    If rs.recordcount>0 Then
        RecordBatch = Update_UA(prefix& "UA_Batch", "BatchName", BatchName)
    else
        RecordBatch = Insert_UA(prefix& "UA_Batch")
    end if
    rs.Close
    cnn.Close
    Set rs = Nothing
    Set cnn = Nothing
End Function

　　

如何记录一个事件

事件数据库也基于用户归档存储。事件表定义如下：

Event
字段 类型 描述
EventTime 时间日期 时间戳
BatchName 字符串 批次名
BatchType 数字(整型) 批次类型
EventMsg 字符串 事件消息
StartLogFlag 数字(整型) 开始记录标志
UserName 字符串 登录用户
HMIUserName 字符串 设备登录用户
ProductionState 数字(整型) 生产状态

向事件数据库写入数据需要通过参数变量和控制变量进行。每台设备要有如下一组对应Event用户归档的变量，如果一个WinCC程序中管理了多台设备，则每台设备对应的变量名要加上设备前缀，这里用“XX_”代替。

有些变量建立在WinCC内部，在变量作用域中标为“内部”，有些变量来自PLC，在变量作用域中标为“外部”。

Event用户归档参数变量
变量名 类型 描述 变量作用域
XX_EventTime  日期/时间  触发事件时将用脚本写入当前的时间戳。 内部
XX_BatchName 文本变量8位字符集 批次名，与批次表共用外部变量。 外部
XX_BatchType 无符号的8位值  批次类型，与批次表共用变量。 外部或内部
XX_EventMsg  文本变量8位字符集 事件消息  内部
XX_StartLogFlag  二进制变量  开始记录标志 外部或内部
@CurrentUserName  文本变量16位字符集 当前WinCC登录的用户名，系统中自带，不需建立，也不需要前缀。  内部
XX_HMICurrentUser 文本变量16为字符集 设备上触摸屏上登录的用户。 外部
XX_ProductionState 无符号的8位值  设备的生产状态。 外部

操作用户归档还需要一组控制变量控制变量如下:

Event用户归档控制变量
变量名 类型
XX_UA_Event_ID 有符号的32位值
XX_UA_Event_Job 有符号的32位值
XX_UA_Event_Field 文本变量8位字符集
XX_UA_Event_Value 文本变量8位字符集

使用用户归档操作函数，定义记录事件函数，代码如下：

Function RecordEvent(prefix, eventMsg)
	dim SWDT, utcTime
	Set SWDT = CreateObject("WbemScripting.SWbemDateTime")
	SWDT.SetVarDate Now, True
	utcTime = SWDT.GetVarDate (False)
	HMIRuntime.Tags(prefix& "EventTime").Write utcTime
	HMIRuntime.Tags(prefix& "EventMsg").Write eventMsg
	RecordEvent = Insert_UA(prefix& "UA_Event")
End Function

　

参数：

  • prefix：设备的前缀，例如“XX_”。
  • eventMsg：需要记录的事件。

返回值：

  •  0：记录成功。
  • -1：记录失败。

何时触发事件和批次的记录

在开始生产时，设备中会有某个指示启停的变量被置1，结束生产时则被置0。如果有多种批次类型，每个批次类型有不同的启停变量。在VBS全局动作中，把这些变量做为触发器，当变量改变就会触发执行一段代码，这段代码调用StartEndCycle()函数，该函数内再调用RecordEvent()和RecordBatch()函数。

假设有3个批次类型，对应的变量名如下：

批次启停变量
变量名 描述
XX_StartFlag1 批次类型1启动变量
XX_StartFlag2 批次类型2启动变量
XX_StartFlag3 批次类型3启动变量

将不同的批次类型对应的类型标志、变量名、事件消息添加到数组，对数组遍历，使用相同的代码依次检查每个启停变量，然后触发事件和批次记录。全局VBS动作中的代码如下：

'File Name：XX_StartEndCycle
Function action
    If HMIRuntime.Tags("@ServerName").Read <> HMIRuntime.Tags("@LocalMachineName").Read Then
        Exit Function
    End If
    
    'BatchType, TagName, StartMsg, EndMsg
    Dim batchItems
    batchItems = Array(_ 
        Array(1,"StartFlag1",TranslateText("开始类型1批次记录", 2052),TranslateText("结束类型1批次记录", 2052)),_
        Array(2,"StartFlag2",TranslateText("开始类型2批次记录", 2052),TranslateText("结束类型2批次记录", 2052)),_
        Array(3,"StartFlag3",TranslateText("开始类型3批次记录", 2052),TranslateText("结束类型3批次记录", 2052))_
        )
    Call StartEndCycle("XX_", batchItems)
End Function

　　

StartEndCycle()代码如下：

Sub StartEndCycle( prefix, batchItems )
    If Trim(HMIRuntime.Tags( prefix & "BatchName" ).read) = "" Then '如果批次名为空，则退出函数
        HMIRuntime.Tags( prefix & "BatchType" ).Write 0
        Exit Sub
    end if 

    Dim batchItem
    For Each batchItem In batchItems
        If Not TagQcIsBad(prefix & batchItem(1)) Then
            If HMIRuntime.Tags( prefix & batchItem(1) ).Read = 1 Then       '检查触发变量是否为1
                HMIRuntime.Tags( prefix & "BatchType" ).Write batchItem(0)  '设置批次类型
                HMIRuntime.Tags( prefix & "StartLogFlag").Write 1
                Call RecordEvent( prefix, batchItem(2) )                    '记录事件
                Call RecordBatch( prefix, "UA#"&prefix&"Batch" )
            else
                If HMIRuntime.Tags( prefix & "BatchType" ).Read = batchItem(0) Then   '检查是否是该批次类型
                    HMIRuntime.Tags( prefix & "StartLogFlag" ).Write 0
                    Call RecordEvent( prefix, batchItem(3) )                '记录事件
                    Call RecordBatch( prefix, "UA#"&prefix&"Batch" )
                    HMIRuntime.Tags( prefix & "BatchType" ).Write 0
                End If
            End If 
        End If 
    Next
End Sub

　　

批次操作流程

  1. 开始生产一批药之前，首先给制药设备输入这批药的批次号、产品名称、产品规格，以及输入生产的参数和配方。输入批次号时需通过程序查询批次表中是否存储同名的批次，不能有两个重名的批次号。以上内容的输入不分先后顺序，在开始生产之前都可以修改。这时输入的内容并未记入数据库。

  2. 设备开始生产之前可能需要试机，这段时间需保持批次启停指示变量为0，设备应运行在调试模式；或者设计为手动启停批次，使得机器的运转启停不影响批次的启停。完成试机之后，将设备转为自动运行模式，机器启动以后批次指示变量置为1；需手动启动批次的，则在设备的操作屏上点击“启动批次”按钮，将批次启停指示变量置1。

  3. 批次启停指示变量改变后，WinCC的全局动作中的代码将被触发，从而记录批次和事件。此时数据库中还没有这个批次的记录，代码将在批次数据库中新建一条记录，把批次号、产品名称、配方等内容记录到数据库。同时向事件数据库中新增一条数据，记录了批次开始的时间戳。

  4. 在正常生产时，不应再编辑批次号、产品名称等内容，须要通过代码限制界面中的内容输入。

  5. 完成生产之后，随着生产结束自动将批次启停指示变量置为0，或者在设备操作屏上点击“结束批次”手动将变量设为0。

  6. 批次启停指示变量的变化将再次触发全局VBS动作。批次函数中的代码将查询到批次数据库中已存在这个批次号的记录，然后更新数据库中这个批次的内容，最终把批次结果的参数写入到数据库中。而事件数据库中将再新增一条数据，记录批次结束的时间戳。

  7. 为了避免生产完之后设备调试时意外覆盖之前的批次记录，应在生产完之后手动清空批次变量中的值，空的批次不会被记录到数据库，输入重名的批次名也不被程序允许。

批次输入界面

批次输入界面如下：

控件输出值绑定的变量 

产品名称、产品规格、产品批号和当前配方都是“输入/输出域”控件，在控件的“输出值”属性处分别绑定了变量：ProductName, ProductType, BatchName, RecipeID。示例如下图：

生产状态是文本列表控件，“输出值”属性绑定了变量ProdutionState，如下：

  以上变量都没有添加变量前缀“XX_”，因为会通过画面窗口控件调用这个画面，在画面窗口的属性中添加前缀，画面的所有变量将自动带上前缀。

启动批次后禁止操作控件

灰色的文本控件代表只读，而白色的控件代表可读写。产品名称、产品规格和产品批号三个控件在未启动批次时可编辑，批次启动以后不能被编辑，并且控件颜色变为灰色。批次清空按钮也只能在批次未运行时可按下，批次运行时按钮将被禁用。

在控件的“允许操作员控制”属性中，设置动态对话框，当前StartLogFlag为0时将改属性设为“是”，为1时设为“否”。

 

 在产品名称、产品规格和产品批号三个控件的“背景颜色”属性中设置动态对话框，当StartLogFlag为0时为白色，为1时为灰色。

 

输入批次号

 点击产品批号“输入/输出域”控件后，弹出对话框要求输入产品批号，然后对输入的批号检查是否重复。

Sub OnClick(ByVal Item)                
    Dim BatchName
    BatchName = Trim(Inputbox(TranslateText("请输入产品批号：",2052),TranslateText("输入框",2052),Item.OutputValue))
    If BatchName<>"" Then
        If FindDuplicateBatchName("UA#XX_Batch",BatchName)=0 Then
            HMIRuntime.tags("BatchName").Write BatchName
        End If
    End If
End Sub

　　

检查重复批次的代码如下：

Function FindDuplicateBatchName(UAName,BatchName)
    FindDuplicateBatchName = 0
    Dim cnn, rs, SQL
    Set cnn = CreateObject("ADODB.Connection")
    Set rs = CreateObject("ADODB.Recordset")
    SQL = "select BatchName from "&UAName&" where BatchName='" & BatchName & "'"
    ConnectDatabase cnn,rs,SQL
    
    If rs.recordcount>0 Then
        Msgbox TranslateText("产品批号重复！", 2052)
        FindDuplicateBatchName = 1
    End If
    rs.Close
    cnn.Close
End Function

　　

如何查询批次

未完待续...

 

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