印企智能车间数据中心与流程控制的研究与实现
发布时间：2021-11-11 10:35
随着物联网的飞速发展,在软包印刷行业建设智能工厂过程中,以“工业化”和“信息化”融合为核心的智能制造不断深入推进,企业也逐步形成了对智能化生产流程的应用需求。目前企业在实施软包智能生产流程应用时,面临着不同设备的控制监测平台、不同软件系统之间信息通讯的割裂以及应用软件间信息孤岛等问题。本课题基于合作企业在软包智能工厂系统开发中涉及系统一体化的研发需求,提出了利用数据中心平台连接整个生产线设备的通讯方案,完成了对自主研发WMS（仓储管理系统）和MES（制造执行系统）系统中相关设备驱动与监控等功能模块的研究与开发。课题针对前期研发系统与异构设备由于点对点连接造成通讯网络混乱的问题,通过建立统一的OPC数据连接服务,采用OPCDA通信技术设计并开发了基于设备与数据通道的信息通讯接口,屏蔽了底层设备的差异性,搭建了基于软包生产线设备与监测数据的统一通信平台。在此基础上,针对软包MES中涉及的工单工艺配方管需求,通过设备工艺数据通道,实现了配方管理、注入以及提取等信息管理功能;针对软包WMS对物料运送设备和运输过程的监控管理需求,通过监控数据通道形成对立体库堆垛机设备控制器的管控,完成了有关作业...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＯＰＣ典型数据采体系结构图??Ｆｉｇ．２－１?ＯＰＣ?ｔｙｐｉｃａｌ?ｄａｔａ?ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ?ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ??
息，由ＷＭＳ系统完成原材料以及半成品等物??资在仓库系统中的存储与运输工作。以上多系统良好的协同工作即可实现原料与半成品在仓??库中的存储和在车间的印刷、复合、熟化、制袋、分切、包装等工序上的有序加工，以及成??品的销售出库。因此，在软包企业中会按照生产工艺流程对生产设备、运输设备以及仓储系??统进行“Ｕ”型布局Ｐｉ］，从而使生产流和运输流更加顺畅，软包企业的车间设备分布情况如图??２－２所示。??车间立体仓库系统??凹版印刷机??叉车立体??自动包装生产线??分切机／??图２－２软包生产现场设备整体布局图??Ｆｉｇ．２－２?Ｔｈｅ?ｏｖｅｒａｌｌ?ｌａｙｏｕｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｎ－ｓｉｔｅ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?ｆｏｒ?ｓｏｆｔ?ｂａｇ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ??２、生产线系统的物理架构??根据上述描述，软包企业的车间生产建设主要包括仓库存储设备、物料运输设备、以及??智能配套系统的生产设备组成。信息化建设主要包括ＥＲＰ、ＷＭＳ、ＭＥＳ等上层管理系统。??车间整个系统一方面需要获得ＥＲＰ与ＭＥＳ下发的作业信息，以及ＷＭＳ中的物料相关信??息，同时需要能够实现对车间生产环境的监控，对立体库自动化运输设备的控制与监控，当??前的管控方案如图２－３所示，依据设备集成商的不同而实行各自独立交互的方式，并不能满??足多系统的数据整合和通讯需求。因此，本课题在现有的管理系统的基础上，构建数据中心??系统，通过统一的平台对采集的数据进行分析处理，整合ＷＭＳ、ＭＥＳ对车间数据的需求，??实现数据信息资源在车间运作和生产管理上的有效应用。如图２－４所示，是以数据中心为桥??梁的工业现场的通讯网络拓扑图，在车间内部通过标准的以太网将设
?技术概述与总体结构设计???ＭＥＳ系统?监控中心?ＷＭＳ系统??Ａ??底层生产辅??ＯＰＣ服务器?｜?ＯＰＣ服务器?｜?ＯＰＣ服务器?｜?ＯＰＣ服务器?｜?ＯＰＣ服务器??Ｉ?￣￣?Ｉ?」?Ｉ?十?Ｉ?￣￣?Ｉ?」??印刷机?复合机?熟化室?立体库?ＡＧＶ站点??图２－３当前数据车间通讯模式??Ｆｉｇ．２－３?Ｃｕｒｒｅｎｔ?ｄａｔａ?ｗｏｒｋｓｈｏｐ?ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ?ｍｏｄｅ??服务器?端?！??：?：：??！?■?ｊ??立体库系统丨！??丨服爽１１??ｉｐ?ｉＣ?Ｉ?雖邮??｜？?Ｕ?！！?ｔ?＾??丨減?ＭＥＳ服鄕服务器?１１?ｙｊ?，?！??！?１?１！?Ｊ．－－??１??（?车间以太网局域网?）??ｉ?Ｔ?…１＼?＇??丨會．‘祕丨溫Ｓ?ｆ??Ｉ凹印机?；?！?ａｇｖ?扫描仪Ｉ??，丨搬运系统??ｉ?：丨?；??！?生巧翌ｊ?ｉ???图２－４生产现场网络拓扑图??Ｆｉｇ．２－４?Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｓｉｔｅ?ｎｅｔｗｏｒｋ?ｔｏｐｏｌｏｇｙ??在企业生产车间现有的网络结构下，课题研究的与车间设备通讯连接的方案如图２－５所??示。通过统一的ＯＰＣ服务器在硬件层面完成对车间生产设备和物流设备的集成，采用此种??方式实现与设备控制器的连接，根据系统的业务需求开发相应的通讯接口，为ＷＭＳ、ＭＥＳ??以及数据中心系统屏蔽了底层设备由于制造厂商不同带来的通讯差异性问题，同时，减少了??上层管理应用在与底层设备进行通讯时由于异构设备造成的应用开销问题，保证了车间信息??在系统间交互的即时性和完整性。??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种用于发电设备数据采集的跨平台OPC DA客户端软件设计[J]. 曲晓峰,苗东旭. 电站系统工程. 2019(06)
[2]基于OPC技术的工业通讯应用[J]. 杜赟萌. 科技风. 2019(15)
[3]基于PLC的工业自动化立体仓库控制系统设计方法[J]. 白婷婷,许坤. 南方农机. 2019(04)
[4]浅谈智能印刷工厂的建设[J]. 魏新平,李征. 今日印刷. 2018(12)
[5]基于PLC和组态软件的二氧化碳自动灭火系统软件设计[J]. 芦志强,王凌睿. 中国水泥. 2018(11)
[6]基于OPC技术的不同类别PLC之间的数据通讯[J]. 高玉军,赵朋朋,褚衍刚. 工业控制计算机. 2018(10)
[7]基于ASP.NET企业计划管理系统的设计研究[J]. 杨跃. 电子测试. 2017(24)
[8]基于组态王的PLC电镀生产线仿真实验平台设计[J]. 樊伟,罗超. 工业控制计算机. 2017(09)
[9]基于组态王的PLC仿真实验教学平台设计[J]. 刘雪梅,李建勇,宋孟华. 工业设计. 2017(08)
[10]智能工厂MES关键技术研究[J]. 罗凤,石宇强. 制造业自动化. 2017(04)
硕士论文
[1]面向智能制造的MES移动管理系统设计与实现[D]. 王茹.南京理工大学 2017
[2]基于Web VOD的军队教育培训系统设计与实现[D]. 苏新亮.西安电子科技大学 2015
[3]面向离散车间的制造过程监控系统研究与设计[D]. 沈跃.南京理工大学 2015
[4]基于OPC UA-DA服务器中间件的研究与实现[D]. 何崇博.云南大学 2013
[5]基于PROFIBUS现场总线技术的产品设计与开发[D]. 李敏.济南大学 2010
本文编号：3488706
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＯＰＣ典型数据采体系结构图??Ｆｉｇ．２－１?ＯＰＣ?ｔｙｐｉｃａｌ?ｄａｔａ?ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ?ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ??
息，由ＷＭＳ系统完成原材料以及半成品等物??资在仓库系统中的存储与运输工作。以上多系统良好的协同工作即可实现原料与半成品在仓??库中的存储和在车间的印刷、复合、熟化、制袋、分切、包装等工序上的有序加工，以及成??品的销售出库。因此，在软包企业中会按照生产工艺流程对生产设备、运输设备以及仓储系??统进行“Ｕ”型布局Ｐｉ］，从而使生产流和运输流更加顺畅，软包企业的车间设备分布情况如图??２－２所示。??车间立体仓库系统??凹版印刷机??叉车立体??自动包装生产线??分切机／??图２－２软包生产现场设备整体布局图??Ｆｉｇ．２－２?Ｔｈｅ?ｏｖｅｒａｌｌ?ｌａｙｏｕｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｎ－ｓｉｔｅ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?ｆｏｒ?ｓｏｆｔ?ｂａｇ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ??２、生产线系统的物理架构??根据上述描述，软包企业的车间生产建设主要包括仓库存储设备、物料运输设备、以及??智能配套系统的生产设备组成。信息化建设主要包括ＥＲＰ、ＷＭＳ、ＭＥＳ等上层管理系统。??车间整个系统一方面需要获得ＥＲＰ与ＭＥＳ下发的作业信息，以及ＷＭＳ中的物料相关信??息，同时需要能够实现对车间生产环境的监控，对立体库自动化运输设备的控制与监控，当??前的管控方案如图２－３所示，依据设备集成商的不同而实行各自独立交互的方式，并不能满??足多系统的数据整合和通讯需求。因此，本课题在现有的管理系统的基础上，构建数据中心??系统，通过统一的平台对采集的数据进行分析处理，整合ＷＭＳ、ＭＥＳ对车间数据的需求，??实现数据信息资源在车间运作和生产管理上的有效应用。如图２－４所示，是以数据中心为桥??梁的工业现场的通讯网络拓扑图，在车间内部通过标准的以太网将设
?技术概述与总体结构设计???ＭＥＳ系统?监控中心?ＷＭＳ系统??Ａ??底层生产辅??ＯＰＣ服务器?｜?ＯＰＣ服务器?｜?ＯＰＣ服务器?｜?ＯＰＣ服务器?｜?ＯＰＣ服务器??Ｉ?￣￣?Ｉ?」?Ｉ?十?Ｉ?￣￣?Ｉ?」??印刷机?复合机?熟化室?立体库?ＡＧＶ站点??图２－３当前数据车间通讯模式??Ｆｉｇ．２－３?Ｃｕｒｒｅｎｔ?ｄａｔａ?ｗｏｒｋｓｈｏｐ?ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ?ｍｏｄｅ??服务器?端?！??：?：：??！?■?ｊ??立体库系统丨！??丨服爽１１??ｉｐ?ｉＣ?Ｉ?雖邮??｜？?Ｕ?！！?ｔ?＾??丨減?ＭＥＳ服鄕服务器?１１?ｙｊ?，?！??！?１?１！?Ｊ．－－??１??（?车间以太网局域网?）??ｉ?Ｔ?…１＼?＇??丨會．‘祕丨溫Ｓ?ｆ??Ｉ凹印机?；?！?ａｇｖ?扫描仪Ｉ??，丨搬运系统??ｉ?：丨?；??！?生巧翌ｊ?ｉ???图２－４生产现场网络拓扑图??Ｆｉｇ．２－４?Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｓｉｔｅ?ｎｅｔｗｏｒｋ?ｔｏｐｏｌｏｇｙ??在企业生产车间现有的网络结构下，课题研究的与车间设备通讯连接的方案如图２－５所??示。通过统一的ＯＰＣ服务器在硬件层面完成对车间生产设备和物流设备的集成，采用此种??方式实现与设备控制器的连接，根据系统的业务需求开发相应的通讯接口，为ＷＭＳ、ＭＥＳ??以及数据中心系统屏蔽了底层设备由于制造厂商不同带来的通讯差异性问题，同时，减少了??上层管理应用在与底层设备进行通讯时由于异构设备造成的应用开销问题，保证了车间信息??在系统间交互的即时性和完整性。??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种用于发电设备数据采集的跨平台OPC DA客户端软件设计[J]. 曲晓峰,苗东旭. 电站系统工程. 2019(06)
[2]基于OPC技术的工业通讯应用[J]. 杜赟萌. 科技风. 2019(15)
[3]基于PLC的工业自动化立体仓库控制系统设计方法[J]. 白婷婷,许坤. 南方农机. 2019(04)
[4]浅谈智能印刷工厂的建设[J]. 魏新平,李征. 今日印刷. 2018(12)
[5]基于PLC和组态软件的二氧化碳自动灭火系统软件设计[J]. 芦志强,王凌睿. 中国水泥. 2018(11)
[6]基于OPC技术的不同类别PLC之间的数据通讯[J]. 高玉军,赵朋朋,褚衍刚. 工业控制计算机. 2018(10)
[7]基于ASP.NET企业计划管理系统的设计研究[J]. 杨跃. 电子测试. 2017(24)
[8]基于组态王的PLC电镀生产线仿真实验平台设计[J]. 樊伟,罗超. 工业控制计算机. 2017(09)
[9]基于组态王的PLC仿真实验教学平台设计[J]. 刘雪梅,李建勇,宋孟华. 工业设计. 2017(08)
[10]智能工厂MES关键技术研究[J]. 罗凤,石宇强. 制造业自动化. 2017(04)
硕士论文
[1]面向智能制造的MES移动管理系统设计与实现[D]. 王茹.南京理工大学 2017
[2]基于Web VOD的军队教育培训系统设计与实现[D]. 苏新亮.西安电子科技大学 2015
[3]面向离散车间的制造过程监控系统研究与设计[D]. 沈跃.南京理工大学 2015
[4]基于OPC UA-DA服务器中间件的研究与实现[D]. 何崇博.云南大学 2013
[5]基于PROFIBUS现场总线技术的产品设计与开发[D]. 李敏.济南大学 2010
本文编号：3488706
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