汽车装配线MES实时数采和控制系统的实现及优化

　　1 背景与现状

　　在MES中，数据采集和过程控制贯彻始终。数据是所有过程的根本，采集生产运行数据、集成原料和产品的存储数据、集成设备状态信息，并将这些信息进行合并、汇总、规范、比较、分析等综合处理。一方面为生产计划与排产提供依据;另一方面也为企业资源计划(ERP)提供及时、可靠、准确的生产经营决策参考信息。控制是所有管理的关键，控制的自动化、主动性、可调控和敏捷度是制造执行管理对控制的要求，也是MES中控制模块面临的挑战。

　　本文以上汽集团采埃孚转向系统有限公司的E2管柱生产线(下称目标生产线)为例，详细介绍现场网络、上位网络的软硬件设计与部署。目标生产线是一条汽车零部件加工装配线，其设计难点如下。

　　a.物料繁多。物料的信息管理和跟踪存在统计盲区，部分物料的浪费或报废时有发生。

　　b.产品类型多样。部分生产线产品没有条码跟踪，导致不能获取产品数据。

　　c.产量高且流程复杂。生产线有包括测试工位在内20余道工序，现场流程控制的不完善，增加不合格产品的产生几率和流入下道工序的可能。

　　设计引入了生产线服务器，应用了MES集成化实时数据采集方案和智能化主动控制方案，整体方案在离散制造生产线的MES中具有典型性和参考价值。

　　2 基于Line Server的整体设计方案

　　(1)Line Server及其应用

　　对于多工位生产线数据通讯和处理要求及多工位控制信号管理等复杂问题，传统的方法依赖于工业控制计算机(IPC)，即在每个工位部署1台IPC以供数据采集处理和控制信号交互。随着产品复杂度增加、生产线设备数量增加、控制工艺复杂，为了提高效率，考虑多工位生产线的条件限制及控制要求，引入Line Server。不仅取代了工位庞大的IPC现场部署，而且能够有比IPC更出色的性能，能够高速执行多线程的计算处理，适合复杂工位的现场MES实施。

　　Line Server具有强大的数据存储空间。足够强大的运行容量，同时处理数十个工位的数据与信号，可以完成或协助完成所有MES中涉及的处理管理功能。灵活性强，便于生产的维护与功能升级。相对独立与稳定的网络终端，物理上连接执行层和管理层，功能上是网络协同制造的助推器。部署Line Server，一方面减轻了企业服务器数据库的通讯压力：另一方面有利于现场控制包括数据采集处理的效率，同时保证在车间和企业网络发生故障时能够进行受控有序的生产活动。相比传统的IPC控制系统，在满足生产执行、管理要求的基础上提高控制效率，简化软/硬件的部署与维护。

　　(2)整体设计方案

　　系统从部署角度分为现场网络子系统、上位网络子系统。现场网络子系统包含产品制造数据采集模块、产品条码信息采集模块、PLC控制模块、触摸屏控制显示模块、本地网络模块等：上位网络子系统包含数据库模块、本地一远程网络信号交互模块、管理查询B/S模块等。见表1。

　　表1 目标生产线MES设计模块与功能

　　目标生产线软、硬件清单见表2。图1为目标生产线MES现场示意图。通过这些部件的协同作用，从系统上达到目标功能，并保持一定的灵活性。
(本文不涉密)
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