基于MTConnect的机加车间异构系统集成方法研究

发布时间：2020-10-26 12:11

　　 随着中国制造业的转型和升级,以及智能制造的推广,设备间的通信与联网成为其中重要的一环。目前制造业中数控机床占有重要地位,数控系统之间的互联通信决定着企业生产过程的监控、生产任务的自动管理和生产设备的高效维护,同时由于其处于企业网络架构的底层,通过与上层管理系统(MES、ERP等)结合,达到真正意义上的信息集成,实现产品的网络化设计和制造,对实现工厂的数字化生产有着重要的意义。由于目前车间现场设备普遍存在着控制系统异构、数据规范不统一的问题,造成车间通信网络集成困难;同时现场设备层与过程管理层之间缺乏统一的通信规范,存在众多不同的协议标准,用户都需要分别开发驱动来访问数据,造成重复劳动;并且监控系统普遍基于生产线定制研发,导致系统通用性与可扩展性较差。因此一种具有高效性、高通用性的车间异构系统集成方法成为企业的迫切需求,同时不同的信息层之间应当定义统一的标准,以实现层与层之间信息高效的集成通信。因此本文研究了基于MTConnect的车间异构系统集成方法,首先阐述了国内外数控系统数据采集方法和异构系统监控技术的研究现状,然后基于MTConnect协议构建了生产监控系统,通过标准化的信息模型将设备信息采用统一格式进行描述,实现信息在车间内无障碍流通。为实现异构系统快捷的标准化集成,研究了具有高效性、高扩展性的柔性适配器,可方便进行不同设备的数据采集并实现通信协议转换,并针对不同类型的通信协议进行了柔性适配器的应用策略研究。最后在某汽车企业制造车间进行了方法应用,使用柔性适配器进行设备联网,并研发了 MTConnect代理端、客户端以及数据库,组成完整的生产监控系统,通过车间实际生产运行数据与监控系统采集数据对比,结果证明该系统可以高效、准确地采集设备信息,证实了方法的可行性和有效性。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH186
【部分图文】：

考虑到车间的生产过程以及管理人员的需求，根据硬件和软件结构，将生产??监控管理系统分为三层结构：现场生产设备层、数据采集和处理层、功能应用系??统层。系统的总体结构如图２－１所示。??１?＾?＾?Ｗ??层?遇概拎窝?辆现场監???＾?找终端?ｍＰ＾＇Ｚ???（?Ｅｔｈｅｒｎｅｔ?）??数?ＨＴＴＰ／ＸＭｔ??１??％?Ｑ—ｎ??ｆ；??＾?务器??（?Ｅｔｈｅｒｎｅｔ???）??现?交舰??场?Ｔｅｐ、??？?Ｉ?ｉ?￣￣ｉ??ｌ?ｉ?？??Ｍ?…．．．??ＰＬＣ？Ｗ?ｉｐｎｇｔｔ?ｉｎｎａｔｅ＇??Ｂｉａｓ?的设备?的ａ＆??图２－１柔性监控系统的总体结构??（１）现场生产设备层??现场设备层为监控系统底层的硬件框架，主要解决现场设备的互联问题，由??不同种类的设备所构成，其中包括不同类型的数控系统、工控机、传感器和一些??定制化设备等。设备层的数据采集主要来源于设备的控制器，其通信接口形式并??不统一，因此实现系统集成的首先任务是统一不同设备的对外通信接口，本文通??过使用功能成熟的接口转换模块来实现不同设备的接口兼容，构建车间通信网络??架构。??８??

数据采集柔性适配器程序的工作流程分为以下几个过程：系统初始化、读取??系统配置文件、初始化数据采集模块、启动数据采集线程、采集并实现数据映射、??发送数据、停止数据采集线程并释放系统资源。程序运行流程如图３－２所示。??１４??

第３章数据采集柔性适配器设计与实现议调用算法??通道的打开状态，在己经打开的通道里通过遍历设备实例列后判断此设备的连接情况，如果连接状态异常就重发检测柔性适配器会自动断开连接；如果连接状态为正常则启动数性采集接口中的数据采集函数进行生产运行数据的采集，采一段时间后重新启动。通信协议调用流程图如图３－５所示。??
【参考文献】

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本文编号：2856982