面向金属加工制造业的SCADA系统研究

摘要

随着近来中国制造业向自动化、数字化、智能化转型，制造业企业对车间生产和管理改造升级的需求日益迫切。为此，本文针对金属加工行业以金属切削加工为主的机加工车间进行深入的研究，实现该类车间的设备联网和数据采集，建立机加工车间的监视与控制系统，提高车间的生产和管理效率。
　　文本调研了多家制造型企业的机加工车间，分析了机加工车间特点及具体信息化需求。针对这些具体需求，并结合实际技术和资源情况，设计了该系统的网络架构及其连接层、服务层、应用层三层系统架构。在连接层，实现了数控机床、PLC、工业机器人等的联网和数据采集，其中数控机床兼容了发那科、三菱、华中等品牌，工业机器人兼容了发那科、ABB、KUKA等品牌。使用了OPC UA接口统一封装了这些设备通讯信息，并为其各自建立的OPCUA信息模型。在服务层，搭建了的服务器群架构，并部署采集服务器、数据分析服务器、数据库服务器、Web服务器，建立的数据采集、存储、分析、呈现等功能，特别使用了MySQL和MongoDB双数据库架构。在应用层，设计了分别用于车间看板监控、车间管理人员、工艺技术人员、设备维护人员、仓储管理人员、车间操作人员等不同应用场景的网页和程序，分别编写了基于Web的桌面端和移动端应用程序。
　　该系统在实际企业中应用较好的提高了机加工车间的生产和管理效率，对车间管理人员、设备维护人员等有较大的帮助，表现了其良好的实用性。该系统提出了一种基于OPC UA通讯协议使设备联网的方法，解决了设备联网的兼容性问题，方便后期系统对新设备的扩展，解决了MES、ERP系统的设备加入难题。系统适配了多个不同品牌的车间设备，实现了该系统通用性。该系统使用了双数据库接口，扩展了数据的储存量，为后期大数据分析打下基础。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景与意义

1．2 课题国内外研究现状分析

1．3 本文研究内容

第二章 机加工车间现状与需求分析

2．1 机加工车间生产流程分析

2．2 机加工车间现状及特点分析

2．2．1 机加工车间现状

2．2．2 机加工车间特点

2．3 机加工车间信息化需求分析

第三章 车间数据采集与监控系统架构设计与部署

3．1．系统架构设计

3．2 业务架构设计

3．3 平台环境搭建

3．4 数据库部署

3．5 OPC UA通讯协议应用

第四章 车间设备数据连接与采集

4．1 数控机床连接与采集

4．1．1 数控机床的OPC UA信息模型建立

4．1．2 数控机床的联网

4．1．3 数控机床数据采集

4．2 PLC连接与采集

4．2．1 PLC的OPC UA信息模型建立

4．2．2 PLC联网

4．3 工业机器人连接与采集

4．3．1 工业机器人OPC UA模型建立与数据采集

4．3．2 工业机器人联网

第五章 用户功能设计与实现

5．1 车间状态实时监控

5．1．1 桌面端监控功能

5．1．2 移动端监控功能

5．2 数据分析与统计

5．2．1 数据分析功能

5．2．2 数据统计功能

5．3 用户信息录入与管理

5．3．1 系统和人员管理

5．3．2 设备信息与刀具管理

5．3．3 加工工艺管理

第六章 总结与展望

6．1 论文总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表或录用的论文