集成车间管控功能的非标自动化控制系统开发平台关键技术研究

发布时间：2017-11-26 08:15

  本文关键词：集成车间管控功能的非标自动化控制系统开发平台关键技术研究

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【摘要】：德国于2011年汉诺威工业博览会上提出工业4.0的概念并随后纳入国家发展战略,我国也在2015年提出了“中国制造2025”的国家规划,但由于我国制造业的自动化水平还比较弱,在工业4.0的关键技术,尤其是“智慧工厂”的实施上还显得基础薄弱。随着定制化生产逐渐成为新的发展趋势,非标自动化设备的应用越来越广泛。作为非标自动化设备的大脑,其控制系统和车间管控系统的快速灵活开发可减少产品的研发周期,适应快速多变的市场需求。当前我国非标自动化控制系统开发平台与国外相比还有很大差距,尤其体现在支持车间管控功能的控制器以及车间级网络化管控系统方面。针对上述所面临的问题,本文基于遵循IEC61131-3标准的CoDeSys软PLC集成开发环境(以下均简称‘'CoDeSys")和EtherMAC (Ethernet for Manufacture Automation Control)工业实时以太网总线(以下均简称"EtherMAC总线”)对集成车间管控功能的非标自动化控制系统开发平台(以下均简称“开发平台”)的功能需求进行了分析并对其关键技术进行研究,给出了一种工业以太网组件库分层集成方案以及车间现场的集中管控方案,为智慧工厂在我国现阶段情况下的实施提供了底层控制系统的技术支持和车间管控系统的实施方案。开发平台在控制器部分主要实现工业以太网组件库及应用功能库与CoDeSys的集成,其中对EtherMAC总线协议进行分析,将工业以太网总线组件库设计为通信层、接口层和IEC层这三层结构,以此将工业以太网的通信功能、接口功能以及IEC应用功能分开,做到低耦合、高内聚,并对CoDeSys已有的功能库进行丰富和二次封装,使其应用更加方便灵活；在管控系统部分主要实现车间管控功能的HMI (Human Machine Interface)组件、数据库组件以及OPC通信组件,用于管控系统的人机交互、数据存取以及管控系统和控制系统之间的数据通信。通过以上设计,可提高控制系统的柔性和可扩展性。在控制系统提供的数据接口的支持下,设计的车间管控系统可实现现场设备的监控和管理,可有效的提高自动化水平和生产效率。为验证本开发平台在非标自动化控制系统开发过程中有效性以及稳定性,本文基于该平台开发了全自动太阳能电池板敷设设备的控制系统及其车间管控系统,实现了电池板自动敷设以及现场多设备集中管控,证明本文所研究实现的开发平台可有效满足非标自动化控制系统在快速灵活开发以及车间统一管控方面的需求。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP311.52;TB497

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本文编号：1229143