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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1、■．ｊ■－：．．．广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）面向离散制造业的数据采集监控系统的设计与实现麦源振二〇一五年五月１１８４分类号．６学５：Ｕ６７５校代号：ＵＤＣ：密级：学号：２１１１２０４０３１广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）面向离散制造业的数据采集监控系统的设计与实现麦源振指导教师姓名、职称：谷刚副教授学科（专业）或领域名称：控制理论与控制工程学生所属学院：自动化学院论文答辩日期二〇一五年五月：ＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＧｕａｎ

2、ｇｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｆｏｒｔｈｅＤｅｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｇｙｇＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（）ＴｈｅＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＤａｔａＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｎｄＭｏｎｉｔｏｒｉｎＳｙｓｔｅｍｆｏｒＤｉｓｃｒｅｔｅＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｇＩｎｄｕｓｔｒｙＣａｎｄｉｉｄａｔｅ：ＭａＹｕａｎｚｈｅｎＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：ＡｓｓｏｃｉａｔｅＰｒｏｆ．ＧｕＧａｎｇＭａｙ２０１５ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍａ

3、ｔｉｏｎＧｕａｎｇｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＧｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ，５１０００６摘要摘要ＭＥ一Ｓ是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一据集成分解等管理模块。ＭＥＳ系统与ＥＲＰ等企业管理系统起，为企业提供一个可靠、全面、扎实的

4、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，本文分别从车间釆集控制器与上位机监控软件的角度分析了系统设计的需求。通过结合定制幵发模式与集成购买模式的优点，本系统在车间的应用方一案为每台设备配备一个数据釆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一计方面阐述了本系统的通用性设计，这是本系统设计的个创新之处。本系统使用ＲＴ－Ｔｈｒ

5、ｅａｄ操作系统与ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＺＧ芯片的方案面，在硬件设计方，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系统数据釆集中信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

6、，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。Ｉ广东工业大学颂士学位论文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

7、行业车间级管理系统关键技术研究（ｎ２ｑｊｊ’０１４０８）的资助。－关键词：ＭＥＳ业ＲＴＴｈｒｅ；离散制造企；数据釆集；ａｄ；人机交互１１ＡＢＳＴＲＡＣＴＡＢＳＴＲＡＣＴＭＥＳｉｓａｓｅｔｏｆｅｘｅｃｕｔｉｏｎｌａｙｅｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｆｏｒｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ．ＭＥＳｓｙｓｔｅｍｃａｎｐｒｏｖｉｄｅＭａｎａｇｅｍｅｎｔｍｏｄｕｌｅｆｏｒｔｈｅｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｗｈｉｃｈｉｎｃｌｕｄｅｓｐｌａ

8、ｎｎｉｎｇａｎｄｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｍａｎａｇ