论文部分内容阅读
MES是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统。MES系统可以为企业提供包括计划排产管理、制造数据管理、生产调度管理、质量管理、库存管理、人力资源管理、工作中心/设备管理、采购管理、成本管理、项目看板管理、工具工装管理、生产过程控制、底层数据集成分析、上层数据集成分解等管理模块。MES系统与ERP等企业管理系统一起,为企业提供一个可靠、全面、扎实的管理平台。本文分析了MES的发展情况,并研究了离散制造业的功能模型、生产过程影响因素、生产过程模型以及离散制造车间约束条件的数学模型。结合离散制造业的各种模型和课题应用对象的背景,本文分别从车间采集控制器与上位机监控软件的角度分析了系统设计的需求。通过结合定制开发模式与集成购买模式的优点,本系统在车间的应用方案为每一台设备配备一个数据采集控制器以及相关的可以增加或裁减的外购设备,这种方案增强了本系统的灵活性与定制性。从结构设计与通信协议设计方面阐述了本系统的通用性设计,这是本系统设计的一个创新之处。本系统使用RT-Thread操作系统与STM32F103ZG芯片的方案,在硬件设计方面,本文设计了数据采集控制器的通讯电路、输入/输出电路。在软件设计方面,结合车间现场应用,分析并优化了工人数据处理、模具数据处理以及LwIP协议应用算法。通过使用可编程触摸屏技术,本系统改变了以往MES系统数据采集中信息只从车间向上层采集的情况,车间人员可以在每台设备配备的触摸屏上反馈质量数据、维护数据以及其他管理数据,而上位机监控软件根据触摸屏输入数据进行信息的查询与反馈,从而实现了车间人员与上层管理系统的人机交互。在投入车间使用之前,通过在实验室搭建模拟平台,对系统进行了长时间、不间断的测试,其中包括了主控制器工作的稳定性,外围设备的稳定性与准确性,上位机监控软件的通信情况与输出效果等。通过测试与实际应用,该系统具有成本低、定制性强、人机交互友好、数据采集实时准确等特点。由于具有良好的通用性与定制型,本系统在许多中小型制造企业的推广中反映良好,并得到企业的好评。本文的研究工作得到(1)2014年广东省自动化研究所所长基金“中小型制造企业MES系统通用控制器的研究”(A201404)。(2)2014年广东省科学院青年科学研究基金“五金塑料行业车间级管理系统关键技术研究”(qnjj2 01408)的资助。