發(fā)布時間：2018-06-11 19:33

  本文選題：數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng) + OPC�。� 參考：《山東大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：智能化是制造業(yè)發(fā)展的新方向,智能制造已成為國際競爭的新一輪焦點,"智慧工廠"的概念也隨之提出。而實現(xiàn)智慧工廠,將人工智能在生產(chǎn)制造行業(yè)的應(yīng)用需要依賴大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)的支持。如何從現(xiàn)有生產(chǎn)線大量異構(gòu)設(shè)備中采集各種數(shù)據(jù)以實現(xiàn)工廠自動化是智慧工廠實現(xiàn)的基礎(chǔ)。當(dāng)前我國制造業(yè)自動化水平還不高,車間信息化程度與國外還有較大差距,尤其體現(xiàn)在管控系統(tǒng)的通用性、可擴展和可重構(gòu)性上。隨著消費者對產(chǎn)品功能和特性的定制化需求不斷提高,定制化生產(chǎn)成為了新的趨勢,生產(chǎn)線的柔性隨之增加,以非標自動化設(shè)備為主的組裝檢測生產(chǎn)線研發(fā)周期不斷縮短。目前的生產(chǎn)管控系統(tǒng)大多針對特定生產(chǎn)線或是標準機床進行研發(fā),開發(fā)周期長,不能適應(yīng)快速多變的生產(chǎn)管控需求�，F(xiàn)有商業(yè)組態(tài)軟件雖然能夠快速的完成設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)工作,但通常價格較高,不適用于中小企業(yè)。本文針對以上問題,以消費電子產(chǎn)品行業(yè)為代表的小批量離散制造產(chǎn)品線異構(gòu)設(shè)備監(jiān)控管理為背景進行研究分析,遵照現(xiàn)有IEC-62541標準與平臺無關(guān)的OPC統(tǒng)一架構(gòu)(Unified Architecture,UA)工業(yè)通信標準,根據(jù)可配置系統(tǒng)設(shè)計思想對能夠使車間設(shè)備快速接入的柔性集成和監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)進行了探索和試驗,給出了一套通過配置可使設(shè)備快速接入系統(tǒng)的柔性生產(chǎn)管控系統(tǒng)的實現(xiàn)方法,為智慧工廠在我國中小型企業(yè)柔性生產(chǎn)系統(tǒng)上的實施提供了設(shè)備快速集成和數(shù)據(jù)采集存儲與應(yīng)用的解決方案。首先借助系統(tǒng)設(shè)計模塊,對生產(chǎn)線設(shè)備和數(shù)據(jù)建模和描述,對監(jiān)控設(shè)備進行分類,構(gòu)建生產(chǎn)線信息模型描述文件。將監(jiān)控功能分為設(shè)備數(shù)據(jù)交互模塊、數(shù)據(jù)存儲和配置模塊和顯示控制終端模塊分別設(shè)計,將設(shè)備數(shù)據(jù)交互、歷史數(shù)據(jù)存儲與顯示控制功能進行分離,降低監(jiān)控系統(tǒng)功能耦合。監(jiān)控系統(tǒng)各部分模塊通過加載系統(tǒng)描述文件的方式進行配置,將生產(chǎn)線抽象為信息模型在OPC UA地址空間映射完成模塊間數(shù)據(jù)傳輸。在數(shù)據(jù)交互端通過開放軟件協(xié)議庫實現(xiàn)設(shè)備通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換;在數(shù)據(jù)存儲端通過數(shù)據(jù)庫管理工具對關(guān)系數(shù)據(jù)庫進行配置,設(shè)計了離散數(shù)據(jù)動態(tài)存儲模型;在數(shù)據(jù)顯示端通過組件化設(shè)計,實現(xiàn)代碼復(fù)用和快速開發(fā)。通過上述設(shè)計,實現(xiàn)異構(gòu)設(shè)備在數(shù)據(jù)采集和設(shè)備快速接入,生產(chǎn)監(jiān)控數(shù)據(jù)存儲的靈活快速配置,提高系統(tǒng)的柔性。通過OPCUA標準開放數(shù)據(jù)接口,實現(xiàn)柔性監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和外部其他生產(chǎn)管控程序的數(shù)據(jù)交換。最后,為驗證系統(tǒng)的功能可靠性和擴展性,將該系統(tǒng)在手機玻璃組裝檢測生產(chǎn)線樣機上進行部署測試,證明了本文所提出的管控系統(tǒng)實現(xiàn)方案運行可靠,可快速完成系統(tǒng)配置,能有效滿足柔性生產(chǎn)線監(jiān)控的需求。
[Abstract]:Intelligent manufacturing is a new direction of manufacturing development. Intelligent manufacturing has become a new focus of international competition, and the concept of "intelligent factory" has also been put forward. The application of artificial intelligence in manufacturing industry depends on a large amount of production data. How to collect all kinds of data from a large number of heterogeneous equipments in existing production line to realize factory automation is the foundation of intelligent factory. At present, the level of manufacturing automation in our country is not high, and there is still a big gap between workshop informatization and foreign countries, especially in the generality, expansibility and reconfiguration of the management and control system. With the increasing demand of consumers for product function and characteristics, customized production has become a new trend, and the flexibility of production line has increased, and the research and development cycle of assembly and testing production line, which is based on non-standard automation equipment, has been shortened. Most of the current production management and control systems are developed for specific production lines or standard machine tools, and the development cycle is long, which can not adapt to the rapid and changeable production management and control needs. Although the existing commercial configuration software can quickly complete the development of equipment monitoring system, it is not suitable for small and medium-sized enterprises because of its high price. In view of the above problems, this paper studies and analyzes the monitoring and management of heterogeneous equipment in small batch discrete manufacturing product lines, which is represented by the consumer electronics industry, and according to the existing IEC-62541 standard and platform-independent OPC unified architecture UAA industrial communication standard. According to the design idea of configurable system, the key technologies of flexible integration and monitoring which can make workshop equipment access quickly are explored and tested. In this paper, a set of flexible production management and control system, which can make the equipment can be quickly connected to the system, is presented. It provides a solution for the rapid integration of equipment, data acquisition, storage and application for the implementation of smart factory in flexible production system of small and medium-sized enterprises in China. Firstly, with the help of the system design module, the production line equipment and data are modeled and described, the monitoring equipment is classified and the production line information model description file is constructed. The monitoring function is divided into the device data interaction module, the data storage and configuration module and the display control terminal module, the device data interaction, the historical data storage and the display control function are separated, and the function coupling of the monitoring system is reduced. Each module of the monitoring system is configured by loading the system description file, and the product line is abstracted into an information model which is mapped in the OPC UA address space to complete the data transmission between the modules. The device communication protocol is transformed through open software protocol library at the data exchange end, and the dynamic storage model of discrete data is designed by configuring the relational database through the database management tool in the data storage terminal. Through component design, code reuse and rapid development are realized in the data display terminal. Through the above design, the heterogeneous equipment can be quickly accessed in data acquisition and equipment, and the flexible and fast configuration of the production monitoring data storage can be realized, and the flexibility of the system can be improved. Through the OPC UA standard open data interface, the network of flexible monitoring system and the data exchange of other external production control programs are realized. Finally, in order to verify the functional reliability and expansibility of the system, the system is deployed and tested on the prototype of the mobile phone glass assembly and testing line, which proves that the control system proposed in this paper is reliable and can complete the configuration of the system quickly. Can effectively meet the requirements of flexible production line monitoring.
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP277

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本文編號：2006410