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车间现场信息采集技术研究与系统开发

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-02-29 22:06:35 * 浏览: 0
收集信息的原则。结合总线型以太网和串行通信接口,实现串行设备车间现场信息采集网络,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,并将此原始信息映射为易于被管理层和数据库系统识别的格式。在以上研究的基础上建立的车间现场信息采集系统,采用了B / S体系结构的软件开发模式。设计了基于网络的公共数据库,各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。通过试运行证明了该系统的有效性和实用性。 0计算机目随着计算机技术,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制造设备和变化的过程因素,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显得至关重要。只有采用有效的信息收集技术,才能在制造过程中全面,实时,准确地获取各种状态信息,并将其作为有效控制和管理制造过程的基础,才能使整个系统具有灵活性,坚固性和故障性。有待改进。处理能力。最终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。 MAGLICA将收集到的系统运行状态信息发送到其设计的车间级控制结构中的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某些动态因素视为静态因素,因此并不实用。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,其输出状态(例如产品质量信息和制造资源利用状态)始终不断反馈到制造过程中的各个环节。为了实现持续的调整,改进和优化制造系统。在当前车间控制系统的研究中,现场信息的反馈已成为必不可少的部分。它的主要作用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,修订稿于20051207收到,这是上层系统与车间层之间的接口。收集到的相关信息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模型的研究,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,设备处理的产品合格或不合格,设备可能会发生故障。 。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车间现场信息采集的网络结构和方法1.1车间现场信息采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,此外还有大量的RS232C ,RS422 / RS485和20mA电流环路控制器作为通信接口。因此,车间现场信息采集系统的结构主要有以下三种方案:①基础d在由网络通信系统和基础设备DNC接口组成的局域网上,②使用扩展的RS232C / RS422接口加上数字输入/输出板,③现场总线结合了串行端口通信技术。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。该解决方案要求CNC系统具有网络接口。当前的网络接口主要使用MAP通信接口。近年来,具有以太网通信接口的CNC机床也应运而生,以实现车间自动化和办公自动化之间的无缝连接,这已成为当前的发展方向,但是这种技术在中国很少使用。第二种解决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。这是目前研究和应用最广泛的信息收集方法。对于第三个解决方案,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。连接机床时,需要特殊的转换器来连接CNC设备的串行接口。设备和机床之间仍然使用串行通讯。转换器的功能是实现现场总线和串行通讯之间的转换。 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。 CNC设备的信息收集和传输方法取决于其自身提供的DNC接口。在1990年代,国外主要数控公司生产的数控系统大多具有DNC通讯支持。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,而不能通过该通讯接口收集信息。有必要开发一个DNC通讯板来增加I / O控制功能,基本结构原理如图所示。 PC系列计算机接口单片机的I / O控制,PLC接口RS232接口设备状态信息收集的结构原理应根据管理层对实时信息的需求和实际情况选择设备运行状态收集方法。自动化设备,可以充分利用微控制器和PLC等设备的通讯功能,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控制计算机,而企业级信息工程要完成的工作是继续发送到上级管理系统。 2车间现场信息采集系统书签的实现32.1串行设备车间信息采集网络由于当前使用的大多数数控设备仅配备RS232串口,因此有必要采用第二种解决方案通过添加硬件A来进行采集。反映机床运行状态的开关值。对于具有RS232串口的数控机床,本着节省成本,易于扩展,安装方便的原则,并考虑生产车间各个工作地点的分布情况,选择总线型以太网作为车间的网络拓扑。信息中心倾斜系统。为了实现数据的收集和管理,车间网络结构图中所示的车间网络结构分为上下两层。上层是局域网中的通信,它属于计算机之间的通信。下层是节点微计算机和CNC系统。 。采用局域网结合点对点的方法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,以防止数控系统的异构性。系统,②在每台数控设备附近布置一台节点机,以解决长距离信号传输的问题。 PLC作为现代设备的基础控制器,位于CNC侧和机床侧之间。它处理CNC侧和机床侧的输入和输出信息,并使用软件来实现机床侧的逻辑控制。由于PLC直接控制处理设备或物料运输系统以及访问设备,并执行整个系统的I / O功能,因此PLC的RS232接口可用于获取有关当前移动状态的当前信息。 PLC中的设备实现对设备运行状态的监控。目的,DNC接口的功能是通过软件实现的。该方法基于PLC通讯,在满足收集的信息量要求的情况下方便可行,无需添加硬件原始的通过PLC获得的设备运行状态的原始信息是复位/ PLC的每个I / O点的复位状态,必须将其映射为易于管理和数据库系统识别的信息格式。下表列出了西门子810系统的PLC端口状态及其内容与管理部门所需的机器状态信息之间对应关系的几个示例。表PLC端口状态和机器状态映射表PLC端口内容机器状态Q100.6-7设置主轴启动运行1102.0设置程序启动处理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控程序jjl通过RS232串口收集PLC端口的运行状态,并根据上表所示的映射规则将机床的运行状态信息存储在数据库中。同时,使用已编程的PLC来控制相关PLC端口的复位/复位,以实现对机床功能的自动控制。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。 PLC方法用于计算机(节点微型计算机)与CNC设备之间的通信,以实现机床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。 3系统软件架构和信息集成3.1 B / S架构的系统实现B / S架构的软件开发模型在结构上可分为三部分: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)在应用服务器上实现,而提供系统和用户交互的接口表示层和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下所示。车间现场信息收集系统的开发使用基于B / S架构的软件设计模式,并在Windows 2000 Server上运行。接口表示层和业务逻辑层由VisualC.NET编写,数据访问层由SQL Server 2000实现。其中,数据库设计是系统设计的重点。选择对于非专业的数据库管理人员而言,SQL Server 2000易于维护。三层数据库应用程序体系结构中的接口表示层和简单的业务处理功能放置在每个节点的微型计算机上。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。该系统已经初步形成,运行稳定,取得了良好的应用效果,即将投入使用。 3.2系统信息集成车间现场信息收集系统设计了一个基于Web的公共数据库,以SQL Server 2000为平台,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,从而实现系统信息集成。公共数据库在车间运行期间存储各种动态和静态数据,例如管理层所生成的设计,过程和计划信息以及车间级别的现场信息。此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。通过这种方式,车间的运行状态信息通过局域网传输到其他子系统,拥有网络访问权限的运营商可以调用网络中分布的所有计算机,并使用不同的客户端工具对这些子系统进行统计和分析。原始数据。 4结束语车间现场信息采集系统已经初步形成,运行稳定,取得了良好的应用效果,即将投入使用。理想的车间信息采集系统并不是实现信息与生产同步的第一步,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涌现,车间采集现场信息它将在促进制造业进步中发挥更大的作用。