基于MES+OPC+RFID的生產自動化

寧可　白澤霖

摘要：在以前的生產模式中，操作員需要手動地將產品的型號、規格等生產參數設置到生產設備中，生產設備再執行相應的生產邏輯，不僅生產效率低而且存在設置錯誤的隱患。為了解決這些問題，我們首先將生產參數一次性地預設置到MES系統中，再通過OPC服務器將參數傳輸給生產設備的PLC，生產完成后PLC再將生產結果和生產設備的工作狀態回傳給MES。

關鍵詞：制造業；OPC；MES；RFID；PLC

1 MES

隨著自動化技術和信息技術的飛速發展，以過程控制技術（PCS）及以ERP/MRP II為代表的管理信息系統（MIS）的應用越來越普遍。然而由于目的、功能及技術的巨大差異，這兩層之間的大量數據交換必須依靠手工表單進行，這反而大大增加了企業工作量，降低了生產效率。 MES[1]通過對上層ERP和下層PCS的有效集成，將企業的生產和經營集成為一個高效運轉，高效自動化的整體。

2 OPC

過去，為了存取現場設備的數據信息，每一個應用軟件開發商都需 要編寫專用的接口函數。由于現場設備的種類繁多，且產品的不斷升級，往往給用戶和軟件開發商帶來了巨大的工作負擔。OPC[2]標準以微軟公司的OLE技術為基礎，它的制定是通過提供一套標準的OLE/COM接口完成的，在OPC技術中使用的是OLE 2技術，OLE標準允許多臺微機之間交換文檔、圖形等對象。

3 系統設計

3.1 概述

在國內較多的生產企業中，生產線的自動化程度還較低。有些沒有實現MES管理，有些雖然實現了MES，但只是人為地通過掃描槍的方式判斷某一道工序的開始和完成。產品的生產參數也是人工地進行設置，如果相鄰2個產品的生產參數不一致，就需要調整，不僅增加了操作員的工作量，也存在設置錯誤造成生產事故的隱患。

為了提高企業的生產效率，我們做出了以下改進的設計方案。

在MES數據庫中建立產品列表，針對不同類型的產品，在其每一道工序中設置其生產設備所需要的生產參數。產品進入生產流水線前，先將其對應的ID號寫入自帶的RFID標簽。當其進入某一道生產工序入口區域時，此工序配置的RFID接收器讀取到存儲在RFID標簽中的ID號后則判斷現在已經開始此工序，再通過MES客戶端向MES數據庫中查詢其對應的生產參數并傳送給OPC服務器，生產設備的PLC則根據參數的不同執行相應的生產邏輯。生產完成后，PLC將生產結果通過OPC服務器回傳給MES客戶端。如果生產合格，MES則自動判斷此工序已經完成了生產，不合格則通知操作員進行相應的處理。

3.2 軟件設計

3.2.1 MES客戶端

MES客戶端程序負責判斷當前工序點的生產設備并監控其生產過程，接收RFID信號，通過OPC服務器與生產設備的PLC進行通訊，最后將生產結果傳回MES服務器以便管理人員進行查閱。

3.2.2 軟件模塊化

軟件設計時考慮到系統的兼容性和可擴展性，有可能接入不同型號的RFID設備和不同的生產設備。對于RFID設備，應根據其廠家提供的底層驅動封裝為不同的動態鏈接庫文件（dll）；對于生產設備，因都是采用的OPC通訊模式，故只需要開發1個負責OPC通訊的模塊，但針對不同的生產設備，其生產參數和生產邏輯可能有較大的差異，這部分應該分別開發相應的動態鏈接庫文件。[3]

在生產應用過程中，根據不同工序點的配置選擇其匹配的RFID和生產設備。如果以后因發展的需要，須增加或者更換其它設備，只需要開發其相應的動態鏈接庫文件，并將之納入系統即可。這樣也不會對其它設備的驅動造成影響，有利于維護整個軟件系統的穩定性。

3.2.3 OPC相關設計

我們采用OPC基金會提供的OPC自動化接口（Automation Interface）規范，通過調用其提供的OPCDAAuto.dll文件實現通訊。考慮到數據吞吐量和接入的客戶端數量較小，故采用同步讀寫和訂閱的方式進行數據交互。[4]

4 結語

通過在MES系統中加入RFID和OPC通訊模塊，可以使現代生產流程更加自動化，減少生產線所需要的人員，降低生產過程中由于人為因素造成生產事故的概率，進而提高了生產企業的效益。

參考文獻：

[1]SJ/T 113622006 企業信息化技術規范 制造執行系統MES規范 4.

[2]The OPC Foundation.[EB/OL].http：//www.opcfoundation.org.

[3]SJ 207782000 軟件開發與文檔編制.

[4]The OPC Foundation.OPC Data Access Automation Interface Specification Version 2.02[M].February4，1999.