面向离散制造业的数据采集监控系统的设计与实现

发布时间：2017-10-13 15:02

  本文关键词：面向离散制造业的数据采集监控系统的设计与实现

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【摘要】：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。
【关键词】：MES 离散制造企业 数据采集 RT-Thread 人机交互
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB497;TP277
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-11
• CONTENTS11-14
• 第一章 绪论14-22
• 1.1 课题研究背景14-17
• 1.2 国外研究现状17-18
• 1.3 国内研究现状18-20
• 1.4 本文主要研究内容20-22
• 第二章 离散制造理论基础与数学模型22-34
• 2.1 引言22
• 2.2 离散制造定义22-24
• 2.3 离散制造生产车间数学模型24-29
• 2.4 离散制造车间功能模型29-30
• 2.5 离散制造车间过程因素30-31
• 2.6 离散制造车间的生产过程模型31-32
• 2.7 本章小结32-34
• 第三章 系统总体设计34-55
• 3.1 引言34
• 3.2 研究应用对象分析34-35
• 3.3 数据采集方式分析35-36
• 3.4 数据采集监控系统设计36-41
• 3.5 系统信号时序分析41-42
• 3.6 系统通用性及定制性分析42-47
• 3.6.1 电路板设计42-44
• 3.6.2 RFID模具条码阅读器44-46
• 3.6.3 触摸屏模块46-47
• 3.7 关键电路分析与设计47-54
• 3.7.1 主控芯片电路设计47-50
• 3.7.2 串口电路50-52
• 3.7.3 输入电路52-53
• 3.7.4 以太网电路53-54
• 3.8 本章小结54-55
• 第四章 数据采集控制器软件设计55-73
• 4.1 引言55
• 4.2 RT-Thread原理分析55-57
• 4.3 软件总体架构设计57-59
• 4.4 通信协议设计59-60
• 4.5 RFID数据处理算法设计60-64
• 4.6 员工卡数据处理算法设计64-65
• 4.7 以太网通讯算法设计65-69
• 4.8 触摸屏人机交互设计69-72
• 4.9 本章小结72-73
• 第五章 上位机监控软件设计73-78
• 5.1 引言73
• 5.2 总体设计73-74
• 5.3 监控软件功能设计74-76
• 5.3.1 信息管理模块74
• 5.3.2 订单任务查询模块74-75
• 5.3.3 实时监控模块75
• 5.3.4 网络通信模块75-76
• 5.4 数据库功能分析76-77
• 5.5 本章小结77-78
• 第六章 系统应用分析78-85
• 6.1 引言78
• 6.2 应用效果分析78-81
• 6.2.1 现场车间应用78-79
• 6.2.2 上位机监控软件系统79-81
• 6.3 现场故障分析与解决81-84
• 6.3.1 通信故障81-82
• 6.3.2 机床设备工作不稳定问题82-84
• 6.4 企业应用成果84
• 6.5 本章小结84-85
• 总结与展望85-87
• 参考文献87-92
• 攻读硕士学位期间发表的论文92-94
• 致谢94

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本文编号：1025497