史珊海，呂健群，余全旺

（廣東省智能制造研究所，廣州 510000）

一種制造執(zhí)行系統(tǒng)底層模擬采集系統(tǒng)開發(fā)

史珊海，呂健群，余全旺

（廣東省智能制造研究所，廣州 510000）

針對(duì)中小企業(yè)的MES存在行業(yè)差異性，采集數(shù)據(jù)信息變動(dòng)較大，造成MES開發(fā)人員工作量的增加的問題，提出一種實(shí)用的模擬采集系統(tǒng)的開發(fā)方法，基于工業(yè)以太網(wǎng)通信，建立行業(yè)相關(guān)的模擬系統(tǒng)模塊，模擬生成生產(chǎn)數(shù)據(jù)和動(dòng)作等，用于開發(fā)人員的MES開發(fā)調(diào)試工作中。試驗(yàn)證明，該方法有助于深化行業(yè)MES研究和減少開發(fā)人員的開發(fā)工作量和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作量，提高了開發(fā)工作效率，增強(qiáng)軟件的移植性和可靠性，并能取得較理想的結(jié)果。

制造執(zhí)行系統(tǒng)；信息；底層；采集系統(tǒng)

0 引言

數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化日益成為未來制造業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)，許多中小企業(yè)為提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和最大化企業(yè)效益，緊跟時(shí)代發(fā)展，在企業(yè)中推行產(chǎn)品追溯、設(shè)備管理等MES相關(guān)模塊。中小企業(yè)多為離散制造行業(yè)，本身自動(dòng)化程度不高，單機(jī)獨(dú)立設(shè)備較多，且行業(yè)不同，設(shè)備類型也呈現(xiàn)多樣化。即便是對(duì)于通用型的MES模塊也需要大量的開發(fā)調(diào)試工作，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間長(zhǎng)，影響企業(yè)正常生產(chǎn)節(jié)拍，增加中小企業(yè)“數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化”產(chǎn)業(yè)升級(jí)改造的成本以及風(fēng)險(xiǎn)。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是MES在企業(yè)中執(zhí)行制造的必要組成部分。實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸與共享的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)可靠采集。因此文章以企業(yè)能實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集的實(shí)際情況為前提條件，提出一種模擬采集的方法，來解決在MES項(xiàng)目實(shí)施過程中遇到的相關(guān)問題。

1 模擬采集系統(tǒng)架構(gòu)

不同企業(yè)，設(shè)備平臺(tái)呈現(xiàn)多樣化，建立信息互聯(lián)具有一定的約束性。當(dāng)下工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)已相當(dāng)成熟，并在工業(yè)領(lǐng)域已有較大范圍的使用，且能有效的解決多平臺(tái)互聯(lián)的問題，因此將模擬采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)成網(wǎng)絡(luò)化的SCADA數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)分為三層，底層數(shù)據(jù)采集層、中間傳輸通信層和上層服務(wù)應(yīng)用層。底層PLC和串口服務(wù)器的數(shù)據(jù)采集解決方案，涵蓋的數(shù)字量、模擬量和智能傳感器的數(shù)據(jù)采集。傳輸通信層采用工業(yè)以太網(wǎng)通信，保證了傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性。上層通過自主開發(fā)的服務(wù)應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)終端或看板等的工作需求。

圖1 模擬采集系統(tǒng)架構(gòu)圖

2 系統(tǒng)開發(fā)流程

與定制MES的中小企業(yè)溝通，搜集指定行業(yè)所需采集數(shù)據(jù)信息，在PLC和串口服務(wù)器端添加傳感器或者開關(guān)來模擬數(shù)據(jù)，并經(jīng)采集設(shè)備PLC和串口服務(wù)器采集上傳，圖2為PLC與OPC通信的代碼。由驅(qū)動(dòng)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，將相應(yīng)的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換為TCP通信，經(jīng)交換機(jī)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)和應(yīng)用服務(wù)器，服務(wù)器分析處理后，進(jìn)行發(fā)布顯示。模擬系統(tǒng)信息流如圖3所示。

圖2 PLC通信代碼

圖3 模擬采集系統(tǒng)信息流圖

3 系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例

實(shí)例采用某品牌的PLC開發(fā)套件，在了解了某注塑加工企業(yè)的數(shù)據(jù)采集需求后，模擬開發(fā)了注塑機(jī)信息系統(tǒng)，如圖4所示為注塑行業(yè)的模擬數(shù)據(jù)采集信息系統(tǒng)。由交換機(jī)將注塑機(jī)模擬信息傳輸至服務(wù)器數(shù)據(jù)庫。服務(wù)應(yīng)用軟件將數(shù)據(jù)分析處理后，通過電子看板展示出來，如圖5模擬系統(tǒng)看板展示所示，將模擬系統(tǒng)的產(chǎn)品計(jì)數(shù)，通過底層采集，傳輸分析處理后，顯示在電子看板上。

圖4 PLC模擬系統(tǒng)圖

4 結(jié)束語

通過試驗(yàn)證明，在明確了現(xiàn)場(chǎng)工藝條件的前提下，建立了針對(duì)行業(yè)的模擬系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊后，該制造執(zhí)行系統(tǒng)底層模擬采集系統(tǒng)能較好的配合開發(fā)人員進(jìn)行MES軟件的編制和調(diào)試，有利于開發(fā)人員抽象現(xiàn)場(chǎng)工藝，快速熟悉工藝條件，加快軟件定制進(jìn)程，還能大大減少了開發(fā)人員軟件現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作。可使行業(yè)定制MES具有一定的移植性和復(fù)用性，從而降低了開發(fā)成本和風(fēng)險(xiǎn)。

圖5 模擬系統(tǒng)看板展示

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A MES underlying data acquisition system development

SHI Shan-hai, LYU Jian-qun, YU Quan-wang

TP274.2

：B

：1009-0134(2017)05-0105-02

2017-01-16

顆粒制品全流程優(yōu)化控制關(guān)鍵技術(shù)研究（156200021）

史珊海（1989 -），男，湖南長(zhǎng)沙人，電氣工程師，碩士，研究方向?yàn)樽詣?dòng)化控制等。