基于MES+OPC+RFID的生产自动化

宁可　白泽霖

摘要：在以前的生产模式中，操作员需要手动地将产品的型号、规格等生产参数设置到生产设备中，生产设备再执行相应的生产逻辑，不仅生产效率低而且存在设置错误的隐患。为了解决这些问题，我们首先将生产参数一次性地预设置到MES系统中，再通过OPC服务器将参数传输给生产设备的PLC，生产完成后PLC再将生产结果和生产设备的工作状态回传给MES。

关键词：制造业；OPC；MES；RFID；PLC

1 MES

随着自动化技术和信息技术的飞速发展，以过程控制技术（PCS）及以ERP/MRP II为代表的管理信息系统（MIS）的应用越来越普遍。然而由于目的、功能及技术的巨大差异，这两层之间的大量数据交换必须依靠手工表单进行，这反而大大增加了企业工作量，降低了生产效率。 MES[1]通过对上层ERP和下层PCS的有效集成，将企业的生产和经营集成为一个高效运转，高效自动化的整体。

2 OPC

过去，为了存取现场设备的数据信息，每一个应用软件开发商都需 要编写专用的接口函数。由于现场设备的种类繁多，且产品的不断升级，往往给用户和软件开发商带来了巨大的工作负担。OPC[2]标准以微软公司的OLE技术为基础，它的制定是通过提供一套标准的OLE/COM接口完成的，在OPC技术中使用的是OLE 2技术，OLE标准允许多台微机之间交换文档、图形等对象。

3 系统设计

3.1 概述

在国内较多的生产企业中，生产线的自动化程度还较低。有些没有实现MES管理，有些虽然实现了MES，但只是人为地通过扫描枪的方式判断某一道工序的开始和完成。产品的生产参数也是人工地进行设置，如果相邻2个产品的生产参数不一致，就需要调整，不仅增加了操作员的工作量，也存在设置错误造成生产事故的隐患。

为了提高企业的生产效率，我们做出了以下改进的设计方案。

在MES数据库中建立产品列表，针对不同类型的产品，在其每一道工序中设置其生产设备所需要的生产参数。产品进入生产流水线前，先将其对应的ID号写入自带的RFID标签。当其进入某一道生产工序入口区域时，此工序配置的RFID接收器读取到存储在RFID标签中的ID号后则判断现在已经开始此工序，再通过MES客户端向MES数据库中查询其对应的生产参数并传送给OPC服务器，生产设备的PLC则根据参數的不同执行相应的生产逻辑。生产完成后，PLC将生产结果通过OPC服务器回传给MES客户端。如果生产合格，MES则自动判断此工序已经完成了生产，不合格则通知操作员进行相应的处理。

3.2 软件设计

3.2.1 MES客户端

MES客户端程序负责判断当前工序点的生产设备并监控其生产过程，接收RFID信号，通过OPC服务器与生产设备的PLC进行通讯，最后将生产结果传回MES服务器以便管理人员进行查阅。

3.2.2 软件模块化

软件设计时考虑到系统的兼容性和可扩展性，有可能接入不同型号的RFID设备和不同的生产设备。对于RFID设备，应根据其厂家提供的底层驱动封装为不同的动态链接库文件（dll）；对于生产设备，因都是采用的OPC通讯模式，故只需要开发1个负责OPC通讯的模块，但针对不同的生产设备，其生产参数和生产逻辑可能有较大的差异，这部分应该分别开发相应的动态链接库文件。[3]

在生产应用过程中，根据不同工序点的配置选择其匹配的RFID和生产设备。如果以后因发展的需要，须增加或者更换其它设备，只需要开发其相应的动态链接库文件，并将之纳入系统即可。这样也不会对其它设备的驱动造成影响，有利于维护整个软件系统的稳定性。

3.2.3 OPC相关设计

我们采用OPC基金会提供的OPC自动化接口（Automation Interface）规范，通过调用其提供的OPCDAAuto.dll文件实现通讯。考虑到数据吞吐量和接入的客户端数量较小，故采用同步读写和订阅的方式进行数据交互。[4]

4 结语

通过在MES系统中加入RFID和OPC通讯模块，可以使现代生产流程更加自动化，减少生产线所需要的人员，降低生产过程中由于人为因素造成生产事故的概率，进而提高了生产企业的效益。

参考文献：

[1]SJ/T 113622006 企业信息化技术规范 制造执行系统MES规范 4.

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

[3]SJ 207782000 软件开发与文档编制.

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