在汽车制造行业,MES与设备层有深入的集成,而PLC集成是最主流的形式。 本文主要介绍MES与PLC集成时的几种握手方式及特点。
方式1:定期抓取数据 某些设备的关键工艺参数(如变速器轴齿热处理炉的温度)非常重要,需要定期抓取以生成实时曲线,及用于长期追溯分析。 这些工艺参数通常都是模拟量,数值始终不停地变化。 通常我们可以通过OPC软件读取这些数据,经过精度处理,然后定期写入实时数据库中。 这些数据的特点是:读取频率高,数据变化小,因此存入数据库时会存在大量重复的记录,而实时数据库提供数据压缩的功能,特别适合此类数据的存储。
方式2:基于条件触发 有许多工艺参数(如螺栓的拧紧值)的收集,主要是用于事后的质量追溯分析的,通常我们会定义一个触发信号通知MES读取。 比如发动机在某工位完成物理装配作业后,PLC会把关键的工艺参数写入数据交换区,然后给DATA_READY信号置位。 而MES会每隔1秒扫描监听DATA_READY信号,当此信号处于高位时,则读取数据交换区的质量追溯数据。 可参考下图:
具体握手过程为:
方式3:请求-响应机制,1次握手 这种方式和IT系统的MQ/WEB SERVICE等消息处理机制非常类似。 如发动机上线工位,MES给PLC下发工单,过程可参考下图: 具体握手过程为:
我们可以看出,整个数据交换的过程只发生了1个来回,即1-2步,而3-4步是将消息销毁的动作。 这种方式还有一个特点,就是封装性好,同样一个接口,既可以下发工单,也可以上传过站数据,区别在于PLC_MSG/MES_MSG里存储的数据内容不一样。
方式4:请求-响应机制,2次握手 同样是发动机上线的例子,过程可参考下图:
具体握手过程为:
我们可以看出,整个过程相当于进行了2次握手,其中1-3步是第1次握手,用于接收请求;4-8步是第2次握手,用于下发数据。 我们可以看出,方式4比方式3繁琐很多,但是这种方式在实际项目中用得还非常多。这是因为完整响应时间可能多达数秒,而PLC的扫描周期只有几十毫秒,中间多出的状态位可以作为状态指示缓解工人等待的焦虑,也可以作为断点方便通信调试。
方式5:基于工位生产周期 在一些工位,会有多个关键的业务过程,比如发动机上线工位先上线,然后装配,最后发送过站记录。 那么在一个完整的工位生产周期中,PLC需要和MES做2次数据交换,第1次下载工单,第2次上传过站记录,如下图所示:
具体握手过程为:
我们可以看到,此方式非常繁琐,但是优点是:
另外,我们还应理解,下载工单和上传过站记录都只是完整生产周期的一部分,并且有内在的逻辑联系,比如:在装配的过程上发现缸体有问题,需要换一个缸体上线,此时由于MES还没有接收到过站记录,因此即使在第2次接收到STATION_READY信号时,MES下发的仍旧是同一个工单,这样就可以有效避免工单和发动机序列号的损失。
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