生产信息工厂冲压机数字化管理方案.docx
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生产信息工厂冲压机数字化管理方案
生产信息——工厂冲压机数字化管理方案
生产信息——
冲压机数字化管理系统
概要设计
1.1、目的
针对冲压机数字化管理需求进行前期论证分析，重点概要地描述了总体设计框架、系统构成以及各分系统模块的功能要求
2.1、系统构成
2.1.1系统结构
图1系统结构图
本系统主要分为五个功能节点：
冲压机控制柜数据采集、中心服务器数据通讯、数据存储、B/S服务器以及数据应用。
各节点间的连接和管理由中心服务器节点统一完成。
其间关
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系如图1系统结构图。
2.1.2主要构成
本系统主要由以下几个部分构成：
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冲压机控制柜数据采集
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可编辑逻辑控制器通讯分频器?
定向无线通讯设备
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中心服务器
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通讯配置管理软件
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系统监控管理软件
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用户监控管理软件
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综合应用管理平台
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B/S服务器
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B/S服务器
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浏览器配置
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存储阵列
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Iscsi通道
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数据应用
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设备状态展示
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DMS
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人员管理
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工艺管理
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生产线LED看板
2.1.3系统框架
系统框架结构如图2所示。
2
图2系统框架结构
系统构成模拟示意图如3所示。
冲压机
图3系统示意图
冲压机数字化管理平台采用星形分布式网络结构，由中心服务器作为管理主机，经过无线传输改造的冲压机将通过WIFI网络自动接入中心服务器，操作工、管理人员等作为用户按口令区分操作级别通过厂区网络总线接入中心服务器，中心服务器将从冲压机传来的数据以及用户的操作记录等自动存入存储阵列，基于B/S结构展示在用户的终端电脑以及移动设备。
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这种结构的优点：
a.扩展容易，可随时加入冲压机。
b.组网方便，使用定向WIFI网络，无需布线。
c.网络安全稳定，使用定向WIFI组网。
d.便于扩充和管理，接口丰富，针对多种软件系统以及硬件设备预留接口。
e.系统安全易管理，员工口令登录，权限设置，行为记录。
f.浏览方便，B/S结构，不需要客户端软件，并且全面支持普通PC和移动设备。
g.数据可追溯，通过ORACLE或者MYSQL数据储存设备数据以及用户记录，便于
追溯。
系统功能示意图如图4所示。
图4系统功能示意图
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2.2、系统功能及组成
2.2.1、网络化冲压机
单台冲压机独立工作，存在以下弊端：
1、无法及时了解各设备工作负荷，不便于合理安排工作。
2、无法实时了解各设备工况，不便于管理。
3、设备数据孤岛，无法系统化利用。
网络化冲压机，结合综合应用管理平台后，对工作分配安排，设备管理与维护、人员素质提升、工作效率提高等方面都将得到改进。
1、提高设备工作效率
及时了解各设备的工作负荷，合理安排以及及时调整工作量。
2、提高管理效率
及时了解各设备，合理安排维护保养；及时了解人员状况，合理匹配。
3、提高工作效率
保证设备和人员都在良好状态下工作，实现高效工作。
4、数据安全管理
所有测试数据都将保存在后台数据库中，对数据的查询、调用等权限都可以用户设定，不仅做到数据统一管理，同时也可以增加数据安全等级，降低风险。
5、人员管理
所有使用该系统的人员都是通过帐号登录后，才能取得仿真系统的使用权限，同时可以绑定其电脑的IP地址和MAC地址，所以每个人在系统中的操作都可以记录在综合应用管理平台中。
2.2.2、服务器
服务器包括：
高性能服务器和服务器端管理平台。
高性能服务器：
服务器的配置主要考虑CPU的处理能力、内存大小以及PCI插槽的数量。
服务器端管理平台：
-系统性能监视管理
-设备运行状态管理
-资源分配管理
-数据存储管理
-安全管理
2.2.3、B/S结构服务器
B/S结构（Browser/Server，浏览器/服务器模式），是WEB兴起后的一种网络结构模式，WEB浏览器是客户端最主要的应用软件。
这种模式统一了客户端，将系统功能实现的核心
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部分集中到服务器上，简化了系统的开发、维护和使用。
客户机上只要安装一个浏览器（Browser英['bra?
z?
]美['bra?
z?
]），如NetscapeNavigator或InternetExplorer，服务器安装SQLServer、Oracle、MYSQL等数据库。
浏览器通过WebServer同数据库进行数据交互。
1、作用
1）B/S最大的优点就是可以在任何地方进行操作而不用安装任何专门的软件，只要有一台
能上网的电脑就能使用，客户端零安装、零维护。
系统的扩展非常容易。
2）B/S结构的使用越来越多，特别是由需求推动了AJAX技术的发展，它的程序也能在客
户端电脑上进行部分处理，从而大大的减轻了服务器的负担；并增加了交互性，能进行局部实时刷新。
单DC+5V供电，6U板卡。
2、架构特点
1）维护和升级方式简单。
当前，软件系统的改进和升级越发频繁，B/S架构的产品明显体现着更为方便的特性。
对一个稍微大一点单位来说，系统管理人员如果需要在几百甚至上千部电脑之间来回奔跑，效率和工作量是可想而知的，但B/S架构的软件只需要管理服务器就行了，所有的客户端只是浏览器，根本不需要做任何的维护。
无论用户的规模有多大，有多少分支机构都不会增加任何维护升级的工作量，所有的操作只需要针对服务器进行；如果是异地，只需要把服务器连接专网即可，实现远程维护、升级和共享。
所以客户机越来越“瘦”，而服务器越来越“胖”是将来信息化发展的主流方向。
今后，软件升级和维护会越来越容易，而使用起来会越来越简单，这对用户人力、物力、时间、费用的节省是显而易见的，惊人的。
因此，维护和升级革命的方式是“瘦”客户机，“胖”服务器。
2）成本降低，选择更多。
众所周知windows在桌面电脑上几乎一统天下，浏览器成为了标准配置，但在服务器操作系统上windows并不是处于绝对的统治地位。
当前的趋势是凡使用B/S架构的应用管理软件，只需安装在Linux服务器上即可，而且安全性高。
所以服务器操作系统的选择是很多的，不管选用哪种操作系统都可以让大部分人使用windows作为桌面电脑操作系统不受影响，这就使得最流行免费的Linux操作系统快速发展起来，Linux除了操作系统是免费的以外，连数据库也是免费的，这种选择非常盛行。
3）应用服务器运行数据负荷较重。
由于B/S架构管理软件只安装在服务器端（Server）上，网络管理人员只需要管理服务器就行了，用户界面主要事务逻辑在服务器（Server）端完全通过WWW浏览器实现，极少部分事务逻辑在前端（Browser）实现，所有的客户端只有浏览器，网络管理人员只需要做硬件维护。
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2.2.4、数据分析及应用
服务器成功获取设备数据并按指定方式存储到磁盘阵列，接下来就是对数据的分析和应用。
1、设备管理
通过实时数据对设备工作负荷，状态进行分析判断，为管理提供基础依据
2、质量管理
通过对产品批号以及设备绑定，为质量问题分析溯源提供数据依据。
3、人员管理
通过人员与设备绑定，为人员素质分析、质量问题分析溯源提供记录依据。
2.2.5、存储阵列
根据实际数据需要选择存储设备以及存储方式，根据前期调研按至信的实际需求，当系统建立完毕，建议使用磁盘阵列。
磁盘阵列同主服务器采用光纤交换通道相连（SAN），其数据读写速率可以达到700MBps以上，可以用来吞吐对速度要求较高的数据类型。
主服务器可以是1台，也可以是多台。
多台服务器接入SAN的时候，将采用HBA卡来区分各服务器间的光通道使用权限。
磁盘阵列同时可以开启iSCSI的通道组建IP存储方式，将阵列存储空间开放于办公网络上面，让其他的服务器及个人可以分享到该存储空间。
2.2.6、外部接口
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1路DC+12V电源输入接口，
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1分2路RS232接口，DB9
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以太网接口，RJ45
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定向WIFI，IEEE802.1g/n
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光纤网络接口
2.3冲压机数字化管理平台功能
2.3.1通信协议
TCP和UDP是TCP/IP模型中的两个传输层协议，负责承担数据传输任务。
其中，TCP
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协议是面向连接的，保证了数据的可靠传输，但处理复杂，效率不高且占用资源较多；而UDP则提供的是面向无连接的，它通信速度快、效率高，但不能保证传输的可靠性。
本系统对网络传输的数据安全性、完整性、可靠性有较高的要求。
选择TCP协议，能保证数据的可靠性，完整性。
通过定向WIFI、关闭SSID广播以及WDS安全口令来保证网络传输的安全性。
2.3.2系统管理
A.用户管理子系统
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用户帐号通过客户端申请，申请的帐号的同时绑定用户信息，用户信息可以包括：
用户名、部门、姓名、密码。
另外可以自动绑定用户电脑mac地址和ip地址，增加系统使用安全性。
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用户对系统的使用权限，可以通过管理员用户来分配。
权限可以包括：
发起申请、
查看系统使用情况，上传数据、查询和下载数据、使用系统的时间段。
B.设备状态反馈子系统
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用户登录有可以看到所有设备的工作状态。
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用户进入设备将看到设备详细信息：
工艺参数，工作时间，冲压次数。
C.设备告警和自动保护子系统
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温度预警：
设备高温预警。
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液压系统预警：
液压系统压力异常等情况预警。
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供电系统预警：
供电不稳、断电等异常情况预/报警。
2.3.3数据处理
A.数据接收子系统
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通过定向WIFI网络，根据设定获取设备数据，归档与后台数据库，并记录上传的
时间和上传的用户帐号。
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管理员可在服务器端进行相关设定。
?
数据通过Iscsi通道存入磁盘阵列。
B.数据调用子系统
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数据调用由客户端发起，服务器端执行。
从数据库中调取相关数据执行相应操作。
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允许特定用户通过WEB浏览器直接浏览数据库表单。
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C.数据归类子系统
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存入数据库的数据根据写入时间分类。
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存入数据库的数据根据大小分类。
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存入数据库的数据根据安全级别分类。
D.数据检索子系统
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按设备编号检索。
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按产品批号检索。
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按时间检索。
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综合检索，组合多种条件检索。
2.3.4接口通讯
为了实现服务器与冲压机控制箱进行数据传输以及远程控制功能，需要开发一套通讯模块。
通讯模块包括硬件和通讯驱动软件两个部分。
A.硬件组成
对冲压机控制箱内的PLC（西门子或者欧姆龙）串行接口进行分频改造，一组接口用于联接现场HMI，另一组接口接入定向WIFI模块，实现数据传输和相关控制功能。
服务器
B.通讯驱动软件
为了实现服务器与设备之间的通讯参数配置、通讯状态监管、数据传输、完整性检测以及控制命令的下发、设备状态的监控等功能，基于C++平台的协议层开发平台，开发一整套完整的服务器端通讯驱动软件。
基于虚拟串口技术，对802.1总线协议进行封装优化，实现以下功能。
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-设备通讯参数可配置-设备状态实时显示-通讯异常报警
-设备数据以及状态采集-通讯数据打包、优化上传-数据存储配置
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