集成制造执行系统(MES)功能的数控系统研究

摘要

制造业是我国国民经济的支柱产业，随着计算机技术和网络技术的不断发展，先进的自动化技术、信息化技术正不断推进制造业向着智能化、网络化的方向发展。传统制造企业对生产车间缺乏现场管理，对设备运行状态、实时生产信息、绩效统计、工艺过程等生产现场信息缺乏有效的信息化管理系统。
　　 本文提出一种将制造执行系统(MES)功能集成到数控车床控制系统中的信息化解决方案，以适应车间级的信息化需求，系统能够实现信息流在底层数控系统与上层ERP之间畅通无阻地流动，同时具有信息收集、统计、分析和处理功能，实现管理人员对设备使用情况、工件加工情况的监控和分析。
　　 本文首先研究了制造执行系统的功能模型、国内外研究现状以及发展趋势和存在的问题，并简要介绍了开放式数控的发展概况。其次介绍了EtherMAC实时以太网总线和基于EtherMAC的运动控制平台，并给出数控系统的硬件架构以及WindowsCE的结构和在开放式数控系统中的应用优势、数控系统程序的开发流程和实时数据库技术等。再次主要介绍了MES的主要功能及其实现方式，与生产数据相关的功能:机床数据管理模块、生产跟踪模块、数控程序管理模块、刀具管理模块，与生产维护相关的功能:参数管理功能、员工绩效管理、机床维护管理、机床诊断和机床报警管理等功能，并创建MES功能数据库用以存储相关的数据，在数据库中建立与各主要模块通信的接口，给出了数据库中个模块的数据表结构。
　　 最后介绍了数控系统的主要功能及实现方式，包括人机交互界面、运动控制、逻辑控制、回参考点、模拟量输出、NC程序以及与数据库通信的接口等，并介绍了机床电气控制设计，对数控系统的主要功能进行了详细的测试和验证，测试结果表明，指令轨迹运行正确，系统功能稳定可靠。