生產(chǎn)過程智能監(jiān)測教學(xué)課件

1、離散制造過程信息智能監(jiān)測,主要內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù),項目設(shè)計方案,概述,研究成果,1,2,3,4,目 錄,5,存在問題及改進建議,1. 概述,建立離散制造過程信息智能測控系統(tǒng)，實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)全過程質(zhì)量監(jiān)控,浙江三花汽車控制系統(tǒng)有限公司熱力膨脹閥裝配生產(chǎn)線的技術(shù)改造,項目目標,應(yīng)用平臺,設(shè)計以“MES+無線網(wǎng)絡(luò)+RFID/條碼”為模式的企業(yè)信息化智能測控系統(tǒng),實現(xiàn)方案,2.2 項目研究的關(guān)鍵技術(shù),2.1 項目研究的主要內(nèi)容,2. 主要內(nèi)容與關(guān)鍵技術(shù),2.1 項目研究的主要內(nèi)容,研究離散制造業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)模型,研究生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),建立MES數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，信息安全和身份認證系統(tǒng),生產(chǎn)過程信息化系統(tǒng)模型

2、,計 劃 層,執(zhí) 行 層,控 制 層,決策層使用的管理工具，主要應(yīng)用系統(tǒng)是 ERP（企業(yè)資源計劃）、 CRM（客戶關(guān)系管理）、 SCM（供應(yīng)鏈管理）、 BPM（企業(yè)績效管理）等,企業(yè)中層使用的工具: MES（制造執(zhí)行系統(tǒng),一線操作人員使用的生產(chǎn)過程監(jiān)控工具: SCADA（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視） HMI(Human Machine Interface,2.1 項目研究的主要內(nèi)容,系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容,計劃層,執(zhí)行層（MES,控制層（SFC,客戶管理（CRM,供應(yīng)鏈管理（SCM,企業(yè)資源計劃（ERP,企業(yè)績效管理（BPM,運輸與后勤（T&L,協(xié)同制造商產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 (CMC/PDM,工序詳細調(diào)度,數(shù) 據(jù)

3、采 集,SCADA,HMI,維 護 管 理,過 程 管 理,質(zhì) 量 管 理,生產(chǎn)單元分配,文 檔 管 理,2.1 項目研究的主要內(nèi)容,MES與ERP、SFC集成接口,短途無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計,產(chǎn)品標識及自動識別技術(shù),具有嵌入式控制器的自動測控設(shè)備,MES相關(guān)組件及其數(shù)據(jù)庫的研究 OPC等的有關(guān)技術(shù),開發(fā)并應(yīng)用基于嵌入式操作系統(tǒng)的實時控制器，改造現(xiàn)有設(shè)備，提高測控設(shè)備的智能性、實時性和可靠性； 開發(fā)面向工業(yè)控制的嵌入式無線智能儀表/傳感器,研究無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場設(shè)備的組態(tài)方 法，開發(fā)組態(tài)軟件； 嵌入式無線網(wǎng)絡(luò)模塊的設(shè)計： 實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)模塊的模塊化， 標準化； 適于工業(yè)控制的無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò) 通訊協(xié)議的優(yōu)化設(shè)計：

4、通過冗 余通道、路徑優(yōu)化等技術(shù)防堵 塞設(shè)計，保證數(shù)據(jù)實時性，新 增節(jié)點即插即用,解決產(chǎn)品在生產(chǎn)環(huán)節(jié)可識別技術(shù)； RFID、條碼（一維、二維）的設(shè)計及代碼定義：保證包含更多有用生產(chǎn)信息和防止差錯功能，如時間、類型、批次號、需裝配零件號、流水線編號等。 解決如何在小尺寸或不規(guī)則產(chǎn)品上印制、粘貼、識別RFID/條碼的技術(shù),2.2 項目研究的關(guān)鍵技術(shù),3.2 具體實施方案,3.1 系統(tǒng)設(shè)計方案,3. 項目設(shè)計方案,控 制 層,膨脹閥裝配生產(chǎn)線過程信息智能測控系統(tǒng),計 劃 層,執(zhí) 行 層,3.1 系統(tǒng)設(shè)計方案,控 制 層,膨脹閥裝配生產(chǎn)線過程信息智能測控系統(tǒng),工作臺1,工作臺2,工作臺N,成品確認,Zi

5、gbee無線網(wǎng)絡(luò),無線調(diào)度主機,計 劃 層,執(zhí) 行 層,在控制層完成的主要內(nèi)容： 開發(fā)基于RFID/條碼、工控機、PLC、單片機的自動測控設(shè)備和儀表；AAAAAAAA 開發(fā)了基于Zigbee的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時上下傳輸；AAAAAAAAAAAA 上傳數(shù)據(jù)：產(chǎn)品編號、工序代碼、工位代碼、員工代碼、測控數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)（如設(shè)備的操作記錄信息，設(shè)備故障信息）等 下傳數(shù)據(jù)：產(chǎn)品規(guī)格、裝配/測試參數(shù)，生產(chǎn)連鎖，操作指令，設(shè)備或者產(chǎn)品的預(yù)警信息等 AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA 現(xiàn)場顯示：生產(chǎn)狀態(tài)、生產(chǎn)總數(shù)、不合格數(shù)、工藝路線等；AAAAAAAAAAAAA 基于實

6、時數(shù)據(jù)庫管理，實現(xiàn)工序間產(chǎn)品生產(chǎn)閉環(huán)控制，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量 。 JI,3.1 系統(tǒng)設(shè)計方案,控 制 層,膨脹閥裝配生產(chǎn)線過程信息智能測控系統(tǒng),工作臺1,工作臺2,工作臺N,成品確認,Zigbee無線網(wǎng)絡(luò),無線調(diào)度主機,計 劃 層,執(zhí) 行 層,在執(zhí)行層完成的主要內(nèi)容： 通過實時數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)與控制層的接口；通過關(guān)系數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)與計劃層的接口AA 控制主機的數(shù)據(jù)采集模塊實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時上傳與下傳； ； 控制主機的質(zhì)量控制模塊實現(xiàn)加工質(zhì)量的統(tǒng)計、分析和預(yù)測； ； 控制主機的過程控制模塊實現(xiàn)生產(chǎn)過程可視化監(jiān)控，自動修正生產(chǎn)中的錯誤； 控制主機的維護管理模塊實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測、分析統(tǒng)計設(shè)備的使用情況

7、、生產(chǎn)能力、運行和停工時間，并注明停工的原因； 。 控制主機的生產(chǎn)單元分配通過生產(chǎn)現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)和工作單，實現(xiàn)生產(chǎn)單元間 的工作流，提供調(diào)度信息并以此完成實時在線調(diào)整車間已指定的生產(chǎn)進度，對返修品和廢品進行處理等等；,3.1 系統(tǒng)設(shè)計方案,MES制造執(zhí)行系統(tǒng),短程無線網(wǎng)絡(luò)-Zigbee技術(shù),OPC技術(shù),產(chǎn)品標識-條碼技術(shù),自動測試設(shè)備的先進檢測技術(shù)和控制技術(shù),Zigbee技術(shù)組成的無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低、抗干擾能力強、組網(wǎng)靈活；實現(xiàn)了一點對多點及多點對多點之間的設(shè)備間數(shù)據(jù)的透明傳輸；特別適合工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸量不大的場所。 另外，網(wǎng)絡(luò)采用開放式結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同需要場合，還可將令牌式短途無

8、線網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)無線以太網(wǎng)等嵌入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,OPC服務(wù)器實現(xiàn)了OPC XML-DA規(guī)范。通過該服務(wù)器，任何支持XML的系統(tǒng)都可通過標準的OPC XML-DA接口獲取系統(tǒng)服務(wù)器的數(shù)據(jù)。這大大提高了系統(tǒng)信息共享和互操作能力。通過XML和簡單對象訪問協(xié)議，為MES/ERP等提供跨平臺的數(shù)據(jù)信息,采用條碼，實現(xiàn)了每只產(chǎn)品的身份標識， 科學(xué)編碼實現(xiàn)了代碼信息集成：如產(chǎn)品生 產(chǎn)時間、類型、批次號、需裝配零件號、 流水線編號等。 通過條碼和RFID的自動讀寫，節(jié)省了大量 人工成本，提高作業(yè)精確性，加快處理速 度，有效跟蹤物流動態(tài),自動檢測設(shè)備采用各種檢測技術(shù)實現(xiàn)壓力、流量、長度、應(yīng)力、泄露、形狀等指標的測量。

9、設(shè)計開發(fā)了以ARM為核心自動檢測控制器，該控制器能夠?qū)崿F(xiàn)多種規(guī)格的輸入?yún)?shù)的檢測，直接輸出控制多種現(xiàn)場設(shè)備，同時具有標準的RS232、PS/2、RS485、RFID/條碼讀寫器接口，人機接口通過液晶屏，可以自動顯示各種工作狀態(tài)和上層的指令和文檔,MES： 以ERP/MES/SFC為核心的企業(yè)信息集成已成為國內(nèi)外企業(yè)研究、應(yīng)用的主要技術(shù)之一,3.2 具體實施方案,4.2 成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)化情況,4.1 主要創(chuàng)新點,4. 研究成果,將國外先進的生產(chǎn)過程信息化理論應(yīng)用到我國離散制造業(yè)的生 產(chǎn)過程，實現(xiàn)了離散生產(chǎn)過程多級防差錯要求(如工位防差錯、 工序防差錯、流水線防差錯、倉儲生產(chǎn)防差錯等），徹底改變

10、了現(xiàn)在離散生產(chǎn)容易操作失誤的缺點，解決了MES系統(tǒng)與我國 企業(yè)實際情況的對接，降低投入成本，特別適應(yīng)中小型企業(yè)的 需求,采用先進的、開放的體系結(jié)構(gòu)，高效的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫，先 進的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以及網(wǎng)絡(luò)整體安全體系，保證了系統(tǒng)的平臺無 關(guān)性,4.1 主要創(chuàng)新點,將短途無線、條碼（二維）/RFID、測控技術(shù)集成為一體，通 過生產(chǎn)環(huán)節(jié)識別技術(shù)，實現(xiàn)了離散生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)，并投入使用， 為物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用推廣開辟新領(lǐng)域,4.1 主要創(chuàng)新點,系統(tǒng)具備多種通信接口，保證了多種無線網(wǎng)絡(luò)的兼容性,建立以生產(chǎn)為中心的無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層協(xié)議：實現(xiàn)了-的分級地址結(jié)構(gòu)，快速組網(wǎng)，輕量計算的高可靠 性算法：校驗、確認回碼、錯誤重發(fā)、停

11、機待發(fā)、數(shù)據(jù)合理性判斷等。 AAAAAAAAAAAAAAAAAAAA,ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中，在CSMA/CA協(xié)議基礎(chǔ)上，結(jié)合令牌網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，實現(xiàn)定時采集、保證實時性。 AAAAAAAAAAAA,4.2 成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)化情況,MES制造執(zhí)行系統(tǒng),4.2 成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)化情況,MES制造執(zhí)行系統(tǒng),4.2 成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)化情況,MES制造執(zhí)行系統(tǒng),4.2 成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)化情況,MES制造執(zhí)行系統(tǒng),4.2 成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)化情況,MES制造執(zhí)行系統(tǒng),4.2 成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)化情況,MES制造執(zhí)行系統(tǒng),4.2 成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)化情況,MES制造執(zhí)行系統(tǒng),4.2 成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)化情況,無線通訊模塊,4.2 成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)化情況,條碼的應(yīng)用,4.2 成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)化情況,生產(chǎn)現(xiàn)場,4.2 成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)化情況,車間控制室,4.2 成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)化