数字化制造车间集成管理系统研究与设计

论文摘要

随着计算机技术、网络通信技术的迅速发展,国内制造业正逐步向着网络化、集成、敏捷化、智能化方向发展。离散制造业由于其特有的复杂性使得MES产品及应用效益收效甚微,数据采集的实时性一直是MES系统所面临的瓶颈,数字化制造车间集成管理系统设计的理念则是为MES与设备层的集成提供了一个数据采集与信息交互的平台,从而提高传输数据的实时性。这对于离散制造企业网络化的进程有着重要的意义。数据采集是MES系统的基本要素,如何动态的采集生产现场的工件情况,首先得给每台数控设备设计一个数据采集器,底层设备工人能将采集的实时数据录入到采集器中；接着是如何实现数据传输的问题,即数据采集器与上位机系统能相互实时的通信,通过数据采集器与嵌入式串口服务器模块的连接,使得每个采集器都拥有了唯一的IP地址与端口,进而联入了以太网。本论文硬件方面采用AT89S52单片机作为控制CPU,利用嵌入式串口服务器模块NE-4110S-P作为桥梁。软件部分使用Visual Basic与SQL Server2000作为系统开发环境,VB作上位机软件的开发工具,C语言作嵌入式串口服务器模块程序开发工具,基于TCP网络通信协议,研发了上位机系统软件平台与数据采集器。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 数字化制造车间的概述
• 1.3 制造车间管理技术的研究现状和特点
• 1.3.1 MRP Ⅱ和ERP系统中的车间管理
• 1.3.2 制造执行系统
• 1.3.3 制造执行系统在离散制造所面临的瓶颈
• 1.4 论文课题研究背景及意义
• 1.4.1 论文的研究背景
• 1.4.2 论文的研究意义
• 1.5 论文研究的主要内容
• 1.6 本章小结
• 2 数字化制造车间集成管理系统的总体设计
• 2.1 引言
• 2.2 数字化制造环境下离散企业的生产过程特点的分析
• 2.2.1 数字化制造环境下离散企业的生产方式的特点分析
• 2.2.2 课题来源企业的实际生产状况
• 2.3 面向数字化制造车间集成系统的需求分析
• 2.4 底层设备层数据采集方案的确定
• 2.4.1 生产进程数据采集方法分析
• 2.4.2 数据采集方法的确定
• 2.5 车间机床的联网方式
• 2.5.1 车间机床基本信息
• 2.5.2 车间机床的联网方式分析
• 2.6 数字化制造车间集成管理系统的总体架构分析
• 2.7 本章小结
• 3 手持终端数据采集器的硬件设计
• 3.1 引言
• 3.2 数据采集器的应用需求分析
• 3.2.1 车间数据类型的分析
• 3.2.2 数据采集器的设计要求
• 3.3 单片机系统设计的概述
• 3.3.1 单片机系统设计的步骤
• 3.3.2 单片机系统软硬件设计原则
• 3.4 数据采集器的硬件整体设计
• 3.4.1 数据采集器的硬件设计流程
• 3.4.2 数据采集器的硬件结构框图
• 3.5 数据采集器的电源、时钟、复位电路
• 3.5.1 单片机电源及时钟电路
• 3.5.2 单片机复位电路
• 3.6 数据采集器人机交互界面设计
• 3.6.1 键盘输入设计
• 3.6.2 矩阵键盘
• 3.6.3 显示电路设计
• 3.7 数据采集器以太网的构建
• 3.7.1 MOXA NE-4110S-P简介
• SDK₂的简介'>3.7.2 NE_SDK₂的简介
• SDK₂的程序开发流程'>3.7.3 NE_SDK₂的程序开发流程
• 3.8 数据采集器硬件抗干扰设计
• 3.8.1 硬件受干扰的途径和后果
• 3.8.2 硬件抗干扰设计措施
• 3.9 数据采集器外壳的三维图设计
• 3.9.1 数据采集器中的人机因素
• 3.9.2 硬件电路板及元器件的尺寸规格
• 3.9.3 采集器外壳实体模型图
• 3.10 本章小结
• 4 数据采集器的软件设计
• 4.1 引言
• 4.2 数据采集器软件设计概述
• 4.2.1 数据采集器软件设计步骤
• 4.2.2 数据采集器的软件结构
• 4.3 数据采集器初始化及主程序流程图
• 4.3.1 数据采集器的初始化
• 4.3.2 数据采集器的主程序流程图
• 4.4 数据采集器的人机交互界面
• 4.4.1 采集器的按键识别概述及主程序
• 4.4.2 采集器液晶显示驱动程序
• 4.4.3 采集器菜单功能的实现及关键程序
• 4.5 数据采集器与NE4110S-P的通信设计
• 4.5.1 串行通信协议的制定
• 4.5.2 数据采集器端通信的主要程序设计
• 4.5.3 NE-4110S-P可编程设备联网模块的通信程序设计
• 4.6 本章小结
• 5 车间集成管理软件的设计
• 5.1 引言
• 5.2 车间集成管理软件的需求分析及功能结构设计
• 5.2.1 软件系统的需求分析及主要功能模块设计
• 5.2.2 软件系统的结构框架设计
• 5.3 数据库系统的设计开发
• 5.3.1 数据库的选择
• 5.3.2 数据表的设计
• 5.4 车间集成管理系统软件开发
• 5.4.1 数据采集模块的开发
• 5.4.2 实时监控模块
• 5.4.3 信息管理模块
• 5.5 本章小结
• 6 数字化制造集成管理系统的实验运行测试
• 6.1 实验运行环境
• 6.1.1 实验硬件环境
• 6.1.2 实验软件环境
• 6.2 实验任务及目的
• 6.3 实验测试
• 6.3.1 单片机菜单功能测试
• 6.3.2 单片机驱动NE-4110S-P模块联网测试
• 6.3.3 数据采集功能测试
• 6.4 本章小结
• 7 结论与展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录