本發(fā)明涉及車間數(shù)據(jù)采集、管控技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種生產(chǎn)線數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)線數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)普遍存在以下幾個問題：

一、缺乏整體規(guī)劃。企業(yè)在建設(shè)各自動化采集和控制系統(tǒng)時，對整個車間的信息化缺乏整體規(guī)劃，這主要反映在這些方面：1)設(shè)計(jì)部署系統(tǒng)時，沒有對其信息接口進(jìn)行清晰的定義，導(dǎo)致部分重要信息缺失，或者無法建立起暢通的信息傳遞的渠道。2)缺乏規(guī)范統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換規(guī)則。眾多系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口雜亂無序，為后續(xù)集成制造了巨大的困擾，同時也增加了維護(hù)的工作量。3)各系統(tǒng)的功能無序擴(kuò)張，導(dǎo)致彼此重疊。一方面做了大量重復(fù)工作，浪費(fèi)了人力物力；另一方面系統(tǒng)界限模糊，業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)繁瑣冗雜。4)硬件建設(shè)重復(fù)浪費(fèi)。各系統(tǒng)自成體系，在數(shù)據(jù)存儲和后期加工、以及終端配置上均只從本系統(tǒng)的應(yīng)用需求出發(fā)，導(dǎo)致了設(shè)備利用率低下。在硬件設(shè)施上做了相當(dāng)程度的重復(fù)建設(shè)，既增加了廠方的投資成本，又為后續(xù)硬件維護(hù)增加了工作量和難度。

二、安全防護(hù)機(jī)制脆弱。目前普遍存在的問題是，在數(shù)采終端與原設(shè)備之間、數(shù)采系統(tǒng)與管理系統(tǒng)之間，缺少可靠、有效的安全防護(hù)機(jī)制和手段。甚至相當(dāng)多的企業(yè)將數(shù)采網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)辦公管理網(wǎng)絡(luò)合二為一，沒有進(jìn)行任何程度的隔離，這導(dǎo)致了數(shù)采網(wǎng)絡(luò)和工控終端上病毒肆虐，設(shè)備頻繁崩潰、重啟，嚴(yán)重影響到了生產(chǎn)車間的正常生產(chǎn)。特別是設(shè)備原配的工控終端，在這樣惡劣危險的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，相當(dāng)于是完全裸露在病毒和惡意攻擊的面前。這些工控終端價值昂貴、備件稀缺，它們一旦遭受攻擊出現(xiàn)故障，將直接導(dǎo)致設(shè)備無法啟用，給企業(yè)造成的損失將無法衡量。

三、集成效率不高。信息的集成是多向的，既有由下而上的信息收集，也有從上至下的信息分解，更有橫向的信息貫穿。傳統(tǒng)意義上的數(shù)采把其主要的功能集中于對主要底層自動化設(shè)備的信息采集業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)，其信息流向在多數(shù)情況下只實(shí)現(xiàn)了自下而上，導(dǎo)致信息脫節(jié)。企業(yè)部署這些系統(tǒng)后，往往只能做到“監(jiān)”，而無法實(shí)現(xiàn)“控”；更談不上多系統(tǒng)聯(lián)動，只能是各自為政。

四、系統(tǒng)后期維護(hù)困難。傳統(tǒng)的數(shù)采系統(tǒng)在系統(tǒng)框架和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，沒有遵循模塊化設(shè)計(jì)的原則，缺乏針對不同型號設(shè)備的自適應(yīng)參數(shù)設(shè)置功能。由于一個企業(yè)的車間內(nèi)，往往存在多種型號和規(guī)格的多臺設(shè)備，所導(dǎo)致的后果中最直接的表現(xiàn)就是：整個系統(tǒng)中存在相當(dāng)復(fù)雜和數(shù)量龐大的客戶機(jī)版本，每臺設(shè)備的采集程序均需要單獨(dú)維護(hù)和手動設(shè)置，車間維護(hù)人員苦不堪言。同時，在整個系統(tǒng)中缺乏對客戶端程序的不斷線遠(yuǎn)程升級功能，維護(hù)人員必須采用移動物理存儲介質(zhì)，將手動設(shè)置好的客戶端程序，逐臺進(jìn)行更換；而且在更換時，必須退出系統(tǒng)重新啟動，這就意味著正常的生產(chǎn)和數(shù)據(jù)采集活動必須暫時中止。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在問題，本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集安全全面、車間管理調(diào)度方便的生產(chǎn)線數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

一種生產(chǎn)線數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，包括：數(shù)采站、PLC控制器、監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)采網(wǎng)絡(luò)、交換機(jī)、以太局域網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、IFIX集控服務(wù)器和集控終端，所述數(shù)采站、PLC控制器、監(jiān)控系統(tǒng)通過工業(yè)光纖與數(shù)采網(wǎng)絡(luò)連接，所述數(shù)采網(wǎng)絡(luò)通過交換機(jī)與以太局域網(wǎng)連接，所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、IFIX集控服務(wù)器和集控終端直接與以太局域網(wǎng)連接。

作為改進(jìn)地，所述數(shù)采網(wǎng)絡(luò)由若干個光纖交換機(jī)組成，各光纖交換機(jī)之間通過光纖串聯(lián)。

作為改進(jìn)地，所述數(shù)采站為15"TFT彩色觸摸屏，型號為西門子的SIMATIC Panel IL70，在數(shù)采站上安裝一塊ARCNET網(wǎng)卡PCI20，該網(wǎng)卡通過RG62同軸電纜與生產(chǎn)線設(shè)備GD-LAN網(wǎng)絡(luò)相連，實(shí)現(xiàn)設(shè)備現(xiàn)場各種數(shù)據(jù)的實(shí)時采集；數(shù)采站同時通過以太網(wǎng)卡連接到光纖交換機(jī)上，實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器間的數(shù)據(jù)雙向傳送。

作為改進(jìn)地，所述PLC控制器利用本身自帶的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口直接連接到光纖交換機(jī)上，由IFIX集控服務(wù)器實(shí)現(xiàn)PLC控制器現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實(shí)時采集和監(jiān)控。

作為改進(jìn)地，所述IFIX集控服務(wù)器采取直接讀取數(shù)據(jù)庫服務(wù)器文件的方式，實(shí)現(xiàn)對整個生產(chǎn)線的實(shí)時監(jiān)控與調(diào)度。

作為改進(jìn)地，所述監(jiān)控系統(tǒng)通過自帶的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口連接到光纖交換機(jī)上，由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)信息的實(shí)時采集功能。

作為改進(jìn)地，所述監(jiān)控系統(tǒng)用來采集生產(chǎn)線的物流信息，由數(shù)采站構(gòu)成的數(shù)采網(wǎng)和由監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成的現(xiàn)場物流系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)集成在同一網(wǎng)段上，數(shù)采站采集的信息存儲在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中構(gòu)成數(shù)采數(shù)據(jù)庫，監(jiān)控系統(tǒng)采集的信息存儲在數(shù)據(jù)庫中構(gòu)成物流數(shù)據(jù)庫，采用數(shù)據(jù)庫接口技術(shù)將所需的數(shù)據(jù)從物流數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入到數(shù)采數(shù)據(jù)庫中。

作為改進(jìn)地，所述以太局域網(wǎng)和全廠信息網(wǎng)隔離開，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通過防火墻與全廠信息網(wǎng)相連。

作為改進(jìn)地，所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器為兩臺，都為IBM xSeries X345-L1C服務(wù)器，采用磁盤陣列進(jìn)行雙機(jī)熱備。

作為改進(jìn)地，所述IFIX集控服務(wù)器為一臺，信號為IBM xSeries X345-L1C服務(wù)器；所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、IFIX集控服務(wù)器安裝在同一機(jī)柜上，并通過UPS電源供電，UPS電源的型號為APC SMART-3000VA/2HOURS；所述集控終端為HP-x4100，配置索尼X93型19吋顯示器。

本發(fā)明的有益效果是：

一、通過數(shù)采網(wǎng)絡(luò)、以太局域網(wǎng)將各種數(shù)采設(shè)備和集控設(shè)備有機(jī)結(jié)合在一起，整個生產(chǎn)線數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)具有全新的結(jié)構(gòu)框架、完備的聯(lián)網(wǎng)集成能力、靈活的應(yīng)用配置模式、強(qiáng)大的實(shí)時信息處理能力、豐富的展現(xiàn)手段，為企業(yè)生產(chǎn)過程控制提供高效的應(yīng)用工具和可靠的信息支撐，建立了一套面向整個生產(chǎn)線的現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時、準(zhǔn)確地采集各現(xiàn)場設(shè)備的生產(chǎn)、設(shè)備、質(zhì)量、消耗數(shù)據(jù)，為委托企業(yè)的各級管理提供了數(shù)據(jù)服務(wù)。

二、方便以車間數(shù)據(jù)采集為基礎(chǔ)，建立了一個車間級的生產(chǎn)指揮調(diào)度中心。通過對各設(shè)備運(yùn)行情況的實(shí)時監(jiān)控和分析，使得企業(yè)管理層能科學(xué)、及時地對現(xiàn)場生產(chǎn)進(jìn)行調(diào)度指揮，從而確保企業(yè)生產(chǎn)的有序和可控；

三、本系統(tǒng)能非常方便地實(shí)現(xiàn)與企業(yè)的生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(MES)、物流系統(tǒng)等其它相關(guān)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成。

附圖說明

圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例一提供的生產(chǎn)線數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例二提供的生產(chǎn)線數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1：數(shù)采站，2：PLC控制器，3：監(jiān)控系統(tǒng)，4：數(shù)采網(wǎng)絡(luò)，5：交換機(jī)，6：以太局域網(wǎng)，7：數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，8：IFIX集控服務(wù)器，9：集控終端，10：光纖交換機(jī)。

具體實(shí)施方式

為方便本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的實(shí)質(zhì)，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)闡述。

實(shí)施例一

如圖1所示，一種生產(chǎn)線數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，包括：數(shù)采站1、PLC控制器2、監(jiān)控系統(tǒng)3、數(shù)采網(wǎng)絡(luò)4、交換機(jī)5、以太局域網(wǎng)6、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器7、IFIX集控服務(wù)器8和集控終端9，所述數(shù)采站1、PLC控制器2、監(jiān)控系統(tǒng)3通過工業(yè)光纖與數(shù)采網(wǎng)絡(luò)4連接，所述數(shù)采網(wǎng)絡(luò)4通過交換機(jī)5與以太局域網(wǎng)6連接，所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器7、IFIX集控服務(wù)器8和集控終端9直接與以太局域網(wǎng)6連接。

其中，所述數(shù)采網(wǎng)絡(luò)4由若干個光纖交換機(jī)10組成，各光纖交換機(jī)10之間通過光纖串聯(lián)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

所述數(shù)采站1選用西門子的SIMATIC Panel IL70(15"TFT彩色觸摸屏)。在數(shù)采站1上安裝一塊美國科動公司的ARCNET網(wǎng)卡PCI20，該網(wǎng)卡通過RG62同軸電纜與生產(chǎn)線設(shè)備GD-LAN網(wǎng)絡(luò)相連，實(shí)現(xiàn)設(shè)備現(xiàn)場各種數(shù)據(jù)的實(shí)時采集。數(shù)采站1同時通過以太網(wǎng)卡連接到光纖交換機(jī)10上，實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器7間的數(shù)據(jù)雙向傳送。

所述PLC控制器2利用本身自帶的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口直接連接到光纖交換機(jī)10上，由IFIX集控服務(wù)器8實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實(shí)時采集和監(jiān)控；同時，IFIX集控服務(wù)器8采取直接讀取數(shù)據(jù)庫服務(wù)器7文件的方式，實(shí)現(xiàn)對整個生產(chǎn)線的實(shí)時監(jiān)控與調(diào)度。

所述監(jiān)控系統(tǒng)3通過系統(tǒng)自帶的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口連接到光纖交換機(jī)10上，由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器7實(shí)現(xiàn)其信息的實(shí)時采集功能，使數(shù)采網(wǎng)(數(shù)采站采集網(wǎng)絡(luò))和現(xiàn)場物流系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)(監(jiān)控系統(tǒng)采集網(wǎng)絡(luò))集成在同一網(wǎng)段上，采用數(shù)據(jù)庫接口技術(shù)可以非常方便地將所需的數(shù)據(jù)從物流數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入到數(shù)采數(shù)據(jù)庫中。

所述交換機(jī)5的型號為CISCO Catalyst 2950T-24。

所述以太局域網(wǎng)6和全廠信息網(wǎng)是隔離的，確?，F(xiàn)場的網(wǎng)絡(luò)安全。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器7通過防火墻(外加另一網(wǎng)卡)與全廠信息網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)整個生產(chǎn)線數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)與企業(yè)信息應(yīng)用系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換(集成)。

所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器7為兩臺，選用IBM xSeries X345-L1C服務(wù)器，采用磁盤陣列進(jìn)行雙機(jī)熱備以提高其可靠性。

所述IFIX集控服務(wù)器8為一臺，選用IBM xSeries X345-L1C服務(wù)器。

實(shí)際配置時，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器7、IFIX集控服務(wù)器8安裝在同一機(jī)柜上，并通過UPS電源供電，UPS電源的型號為APC SMART-3000VA/2HOURS。

所述集控終端9選用HP-x4100，配置索尼X93型19吋顯示器。

利用數(shù)采站1可實(shí)現(xiàn)以下功能：

1)數(shù)據(jù)采集，面對不同設(shè)備的特點(diǎn)，能夠具有相應(yīng)的數(shù)采策略，實(shí)現(xiàn)卷接包生產(chǎn)線所有設(shè)備的實(shí)時數(shù)據(jù)采集。

2)本地監(jiān)控與終端漢化，在數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，以圖形和表格等形式實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行情況的本地監(jiān)控與異常報警，指導(dǎo)現(xiàn)場操作和生產(chǎn)。

3)現(xiàn)場管理，主要包括現(xiàn)場數(shù)據(jù)錄入和下發(fā)信息查詢等兩大部分功能。現(xiàn)場數(shù)據(jù)錄入主要包括質(zhì)量自檢、維修請求、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、換牌確認(rèn)、交接班記錄、備件請領(lǐng)單等現(xiàn)場信息的錄入功能。是設(shè)備自動數(shù)據(jù)采集的補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場管理的信息化。下發(fā)信息查詢主要包括工藝技術(shù)參數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)文件、換牌通知、生產(chǎn)調(diào)度指令、各機(jī)臺產(chǎn)量對比情況、生產(chǎn)日報等信息的查詢功能。通過該功能的實(shí)施，確保了現(xiàn)場人員嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)和調(diào)度指令進(jìn)行生產(chǎn)，加快了異常事件的反饋處理速度。

4)物料呼叫，在生產(chǎn)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)物料呼叫的功能，避免了重復(fù)投資。物料呼叫主要包括輔料供給請求、空托盤回收請求、剩余輔料回收和物料結(jié)存錄入等功能。

5)集控調(diào)度，以生產(chǎn)線數(shù)據(jù)采集為基礎(chǔ)，通過對現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行情況的實(shí)時監(jiān)控與報警，使相關(guān)管理人員能及時了解現(xiàn)場情況，發(fā)現(xiàn)問題快速調(diào)度和處理，初步構(gòu)建一個全車間的實(shí)時指揮調(diào)度中心；通過對大量數(shù)采數(shù)據(jù)的分析研究，對癥下藥，逐步實(shí)現(xiàn)優(yōu)化生產(chǎn)行為、強(qiáng)化設(shè)備管理、提高產(chǎn)品質(zhì)量的目標(biāo)。

6)信息集成，由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器完成，包括數(shù)采數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)上傳(按照MES系統(tǒng)對數(shù)采的要求，將本系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)上傳到MES系統(tǒng))、數(shù)據(jù)接收與下傳(將MES系統(tǒng)下發(fā)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)機(jī)臺數(shù)采站)、通用編碼集成、與AGV系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成等功能。

本實(shí)施例提供的一種生產(chǎn)線數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、雖然單就數(shù)采功能而言，要求配備的硬件較多，投入較大，但由于數(shù)采站選用西門子的SIMATIC Panel IL70(15"TFT彩色觸摸屏)，同時集成了數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場管理、過程監(jiān)控與終端漢化、物料呼叫等多項(xiàng)功能，避免了重復(fù)投資，總體上大大節(jié)約了投資，性價比高。

2、可以針對不同設(shè)備，采用與之相適應(yīng)的先進(jìn)合理的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，確保了數(shù)采數(shù)據(jù)的實(shí)時性、準(zhǔn)確性和全面性。

3、任何單臺設(shè)備或數(shù)采站出現(xiàn)故障時，不影響系統(tǒng)其它設(shè)備及功能的正常運(yùn)行；由于現(xiàn)場數(shù)采站具有數(shù)據(jù)本地保存功能，當(dāng)數(shù)采網(wǎng)絡(luò)或服務(wù)器出現(xiàn)故障時，能夠確保現(xiàn)場重要數(shù)據(jù)不會丟失。

4、系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)充性，當(dāng)新增設(shè)備時，只需要在單機(jī)模式下將相應(yīng)的數(shù)采站安裝調(diào)試完畢，再連接到數(shù)采網(wǎng)絡(luò)上并在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上進(jìn)行簡單的配置，即可以實(shí)現(xiàn)其完整的數(shù)據(jù)采集功能。

5、該系統(tǒng)與MES系統(tǒng)、AGV系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成可由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器來集中實(shí)現(xiàn)，具有更強(qiáng)靈活性，容易滿足今天企業(yè)管理變更的需要。

6、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用雙機(jī)備份，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

實(shí)施例二

如圖2所示，本發(fā)明提供的一種生產(chǎn)線數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一基本一致，區(qū)別在于，數(shù)采網(wǎng)絡(luò)4為兩個，在一個數(shù)采網(wǎng)絡(luò)上連接數(shù)采站1，在另一個數(shù)采網(wǎng)絡(luò)上僅連接用來采集物流數(shù)據(jù)的監(jiān)控系統(tǒng)3。

作為本實(shí)施例的一種變換實(shí)施方式，根據(jù)實(shí)際需要的不同，所述數(shù)采網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量還可以為三個、四個、甚至更多，不限于本實(shí)施例。

以上具體實(shí)施方式對本發(fā)明的實(shí)質(zhì)進(jìn)行了詳細(xì)說明，但并不能以此來對本發(fā)明的保護(hù)范圍進(jìn)行限制。顯而易見地，在本發(fā)明實(shí)質(zhì)的啟示下，本技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員還可進(jìn)行許多改進(jìn)和修飾，需要注意的是，這些改進(jìn)和修飾都落在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。