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2019

11-15


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车间现场信息采集技术研究与系统开发
收集信息的原则。总线型以太网和串行通信接口的结合,实现了串行设备车间现场信息收集网络,并提出了一种基于PLC的DNC接口开发方法。该方法通过获取PLC中I / O端口的状态来达到信息收集的目的,并将原始信息映射为易于被管理层和数据库系统识别的格式。基于以上研究,店铺站点信息收集系统使用B / S体系结构软件开发模型,并设计了基于网络的公共数据库。每个部门以数据视图的形式共享信息,从而实现了灵活的信息收集和管理。并通过试运行证明了该系统的有效性和实用性。随着计算机技术,通信技术和数控技术本身的发展,制造过程涉及越来越多的设备和可变的工艺因素,因此它包含复杂的环境和状态信息。为了使制造过程自动化,除了系统控制,管理和其他技术外,制造过程中的信息收集也至关重要。只有使用有效的信息获取技术,才能在制造过程中全面,实时,准确地访问各种状态信息,并基于此对制造过程进行有效的控制和管理,才能提高整个系统的灵活性,健壮性和故障性。处理能力。在制造系统的控制结构中,最终目标是满足相关部门对现场信息的需求。在其设计的车间控制结构中,MAGLICA将收集的系统运行状态信息发送给管理部门和调度部门。实现动态调度是车间控制系统的核心任务。大多数传统的调度方法都将系统运行过程中的一些动态因素视为静态因素,因此实用性很差。随着制造系统工程研究的不断深入,状态反馈特性已成为制造系统的特性之一。在制造系统运行期间,输出状态(例如产品质量信息和制造资源利用状态)会不断反馈到制造过程的各个方面。为了实现持续的调整,改进和优化制造系统。在当前的车间控制系统研究中,现场信息的反馈已成为必不可少的部分。其主要功能是监视车间的运行状态,并为生产管理部门分析车间数据。在以斯帖(Esther)设计的IS-OPTIMUS系统中,第一稿于20051027收到,而修改后的手稿于20051207收到,是上层系统与车间之间的接口。收集到的相关信息会定期存储在数据库中,其他模块将获得相关的实时信息,例如机器是否可用以及原材料是否短缺。通过对具有反馈功能的制造系统的控制系统的研究,发现在车间控制系统的结构中必须考虑系统的随机不确定性。例如,设备处理的产品是合格和不合格的,则设备可能有故障。 。只有能够及时,准确地反馈车间实际运行状态的控制系统,才是完整,有效的系统,并可以在实际生产中发挥作用。 1车间现场信息收集的网络结构和方法1.1车间现场信息收集的网络结构在配备数控设备的车间中,底层控制器通常采用STD总线和PC总线结构的工业控制机,并且还有大量的RS232C和RS422。 / RS485和20mA电流环路用作通信接口的控制器。因此,现场信息采集系统的结构主要有以下三种方案:(1)基于局域网,由网络通信系统组成主机和底层设备的DNC接口,2个使用扩展的RS232C / RS422接口,加上开关输入/输出板,3个现场总线与串行端口通信技术相结合。在车间网络结构设计中,应根据数控设备提供的通讯接口选择合理的解决方案。该方案要求数控系统具有网络接口,目前的网络接口主要采用MAP通信接口。近年来,带有以太网通讯接口的数控机床也出现了,它实现了车间自动化和办公自动化之间的无缝连接,并已成为当前的发展方向,但是在中国,这种技术很少。第二种方案实际上是为不具有信息收集功能的数控设备开发DNC接口,以便它可以在设备运行期间自动收集各种状态信息。这是信息收集的研究和应用最多的方法。对于第三个选项,由于CNC机床不提供专用的现场总线接口,因此只能使用现场总线来构建网络,并且在连接机床时,需要一个特殊的转换器来连接数控系统的串行接口。设备。机器和机器之间仍然使用串行通信。转换器的功能是转换现场总线和串行通讯。 1.2数控设备运行状态信息的采集方法与计算机之间的通讯相比,数控设备运行状态的采集过程要复杂得多。在数字化生产车间运行期间,可以使用一些自动化设备在线监视各个开关量I / O点的工作状态,以达到收集数控设备运行状态信息的目的。数控设备的信息获取和传输方法取决于其自身提供的DNC接口。在1990年代,国外主要CNC公司生产的数控系统大多配备了DNC通讯。只要配置了相应的接口软件,就可以实现信息收集功能。唯一需要做的工作就是在信息的接收端建立一个信息交换平台。对于只有RS232串行通讯接口的CNC系统,例如FANUC6M,CincinnatiA2100E等,提供的信息传输接口只能实现NC程序的传输,无法通过该通讯接口收集信息。有必要开发DNC通讯板以增加I./O控制功能,基本结构原理如图所示。 PC系列计算机接口MCU I / O控制,PLC接口RS232接口设备状态信息获取结构原理应根据管理层对实时信息的需求和自动化设备的实际情况选择设备运行状态收集方式,可以充分利用MCU和PLC以及其他设备的通讯功能,实现设备运行状态的自动收集。在大多数情况下,设备的运行数据仅发送到其控制系统或工业计算机。上层管理系统的后续工作是企业级信息工程中要完成的工作。 2车间现场信息采集系统实施书签32.1串行设备车间信息采集网络由于当前大多数数控设备仅配备RS232串行端口,因此有必要采用第二种方案,并通过添加硬件来进行收集。反映机器运行状态的开关量。对于具有RS232串行口的CNC机床,本着节省成本,易于扩展和易于安装的原则,并考虑到生产车间中每个工作地点的分布,选择总线型以太网作为网络的拓扑结构。车间信息收集系统。为了实现数据的采集和管理,车间网络结构重新显示在车间网络结构图中分为上下两层。上层是局域网内的通信,它属于计算机和计算机之间的通信,而下层是节点微计算机和数控系统之间的通信。 。局域网结合点对点的使用可以解决串行通信中的两个问题:1根据不同的数控系统,在节点机中设置通信软件的相关参数,屏蔽数控系统的异质性,在每个数控设备附近设置2个节点机,以解决长距离信号传输的问题。作为现代设备的基础控制器,PLC位于CNC端和机器端之间。它在CNC侧和机器侧处理输入和输出信息,并使用该软件在机器侧实现逻辑控制。由于PLC直接控制处理设备或物料运输系统以及存取设备,因此将执行整个系统的I / O功能。因此,可以使用PLC的RS232接口实时获取PLC内部反射装置的当前运动状态信息,并可以实现监控装置的工作状态。目的是在软件中实现DNC接口的功能。该方法基于PLC通信,在满足信息收集要求且不需要硬件的情况下方便,可行。 PLC获得的设备运行状态的原始状态信息是PLC的每个I / O点的设置/重置状态,必须将其映射为易于由管理层和数据库系统识别的信息格式。下表中列出的示例是Siemens 810系统的PLC端口状态与其内容和管理部门所需的机器状态信息之间的对应关系。表PLC端口状态和机器状态图表PLC端口内容机器状态Q100.6-7设置主轴启动操作1102.0设置程序开始加工FB101.1设置主轴冷却系统异常故障在节点计算机中,应用高级语言编写监视程序jjl通过RS232串口收集PLC端口的运行状态,并按照上表所示的映射规则将机床的运行状态信息存储到数据库中。同时,使用编程的程序控制相关的PLC端口设置/重置,实现了自动控制机床动作的功能。在车间现场信息采集系统中,采用串行通讯技术实现计算机与数控机床之间的连接,并利用PLC在计算机(节点微机)与数控机床之间进行通讯。控制装置,从而实现了机器运行状态信息的收集。连接到CNC机床的每台计算机都可以将机床的运行状态发布到网络中。 3系统软件架构和信息集成3.1B / S架构系统实现B / S架构软件开发模型可分为三部分:客户端,应用服务器,数据库服务器。相应的数据库访问逻辑也分为三个级别:接口表示层,业务逻辑层和数据访问层。在这种结构中,数据访问层位于数据库服务器上,主要负责数据访问,访问和优化。主要业务处理功能(即业务逻辑层)在应用程序服务器上实现,而接口表示层和提供与用户的系统交互的简单业务处理功能则放在客户端上。 B / S体系结构的应用模式如图所示。车间现场信息采集系统的开发采用基于B / S架构的软件设计模式,在Windows2000Server上运行,接口表示层和业务逻辑层由Visual C.NET编写,数据访问层由SQLServer2000实现。其中,数据库设计是系统设计的重点。 SQLServer2000易于通过非专业数据进行维护基本管理员。每个节点都有一个三层数据库应用程序体系结构接口层和一个简单的业务处理功能。主业务处理层位于应用程序服务器上,数据存储层位于数据库服务器上。这构成了典型的三层数据库应用程序体系结构。该系统已初步形成,运行稳定,取得了良好的应用效果,即将投入使用。 3.2系统信息集成研讨会现场信息采集系统设计了一个以SQLServer2000为平台的基于网络的公共数据库,用于存储各个部门的共享数据。每个部门以数据视图的形式共享信息,从而实现系统的信息集成。公共数据库在车间操作期间存储各种动态和静态数据,例如管理层层生成的设计,过程和调度信息以及车间的现场信息。该信息使用统一定义方法存储在公共数据库中。其中,车间现场信息在存储到数据库之前,需要根据上表所示的规则转换为管理层所要求的信息格式。这样,工厂运行状态信息便通过局域网传输到其他子系统,并且可以由有权在网络中分布的所有计算机上使用并使用不同客户端工具进行统计的操作员来调用。并分析原始数据。 4结束语车间现场信息采集系统已初步形成,运行稳定,取得了良好的应用效果,即将投入使用。理想的车间信息收集系统应该实现信息和生产的同步,而不是一次完成,但我相信随着网络技术,自动化通信技术和数控技术的发展,以及各种智能设备的不断出现,必须收集现场信息。它将在促进制造业发展中发挥更大的作用。
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