制造执行系统中数据采集器的开发与应用

论文摘要

随着企业信息化的不断深入,企业制造执行系统(MES)已成为企业信息化的重要内容,是企业实现车间生产敏捷化的重要技术手段。生产信息的采集与集成将在企业信息化过程中发挥越来越重要的作用。将单片机技术、条码扫描技术及新兴的ZigBee无线网络技术三者结合应用到工业现场数据采集,能有效实现数据的方便灵活、实时快捷的采集。本文主要研究开发了一个应用于企业制造执行系统的手持式无线数据采集器,并将其应用到具体的企业车间信息采集系统。论文主要内容包括:1、对制造执行系统的定义、功能模型、特点和优点以及制造执行系统的现状和发展趋势作了介绍,同时对制造执行系统中的数据采集技术做了归纳和总结。2、分析了生产车间存在的数据类型和这些数据类型各自的特点,按照数据类型的特点分析了相应的数据采集方法。综合不同的采集方法提出了一套适用于企业生产车间的数据采集系统框架。3、设计了一个具有人机交互接口和条码阅读功能,并具有数据无线传输能力的生产数据采集器。对数据采集器的硬件电路及其软件系统作了详细的设计,并对数据采集器中的关键部分——ZigBee无线网络的构建作了深入的研究和开发。4、研究和实施了基于数据采集器的杭州汽轮机股份有限公司的数据采集系统,介绍了数据采集器在该企业叶片加工车间的具体应用,制定了数据采集器与车间信息管理系统的通信协议,实现了数据采集器与车间生产管理系统的集成。5、文章最后对全文进行了总结,并提出若干有待进一步深入研究的问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 制造执行系统概况
• 1.2.1 制造执行系统定义
• 1.2.2 制造执行系统功能模型
• 1.2.3 制造执行系统的特点
• 1.2.4 制造执行系统现状和发展趋势
• 1.3 MES中的数据采集技术
• 1.4 数据采集器的国内研究现状
• 1.5 论文课题研究来源和研究内容
• 1.6 论文的结构
• 1.7 本章小结
• 第二章 数据采集需求分析
• 2.1 引言
• 2.2 制造执行系统框架体系
• 2.3 车间数据类型分析
• 2.4 数据采集系统的架构
• 2.5 数据采集器应用需求
• 2.6 数据采集器的设计要求
• 2.7 本章小结
• 第三章 数据采集器的硬件设计
• 3.1 引言
• 3.2 单片机系统的设计概述
• 3.2.1 单片机系统设计步骤
• 3.2.2 应用系统硬、软件设计
• 3.3 数据采集器的整体设计
• 3.3.1 数据采集器硬件设计
• 3.3.2 数据采集器的硬件结构框图
• 3.4 数据采集器的电源、时钟及复位电路
• 3.4.1 电源电路及时钟电路
• 3.4.2 W78E516复位电路
• 3.5 数据采集器与条码扫描器的连接电路
• 3.5.1 PS/2协议
• 3.5.2 条码扫描器与单片机接口电路设计
• 3.6 数据采集器人机交互界面设计
• 3.6.1 键盘设计
• 3.6.2 显示电路设计
• 3.7 数据采集器无线网络的构建
• 3.7.1 ZigBee协议标准
• 3.7.2 ZigBee的特点
• 3.7.3 数据采集器中XBee模块
• 3.8 本章小结
• 第四章 数据采集器的软件设计
• 4.1 引言
• 4.2 数据采集器软件设计总述
• 4.2.1 数据采集器软件设计步骤
• 4.2.2 数据采集器的软件结构
• 4.3 数据采集器初始化及看门狗程序设计
• 4.3.1 数据采集器初始化程序及主程序流程
• 4.3.2 看门狗实现
• 4.4 单片机接收条码数据的软件实现
• 4.4.1 条码扫描器工作原理
• 4.4.2 扫描码转换为对应ASCII码的应用程序
• 4.5 数据采集器的人机交互界面
• 4.5.1 按键的识别编程
• 4.5.2 显示和操作界面软件设计
• 4.6 数据采集器无线传输设计
• 4.6.1 XBee/XBee Pro模块的操作模式和组网方式
• 4.6.2 XBee/XBee Pro模块的配置方式
• 4.6.3 XBee/XBee Pro模块收发数据的实现
• 4.7 本章小结
• 第五章 数据采集器应用实例
• 5.1 引言
• 5.2 应用企业叶片生产车间简介
• 5.3 车间数据采集系统框架的构建
• 5.4 数据采集器与数据库通信实现
• 5.5 上层生产管理系统对数据信息的调用
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 未来展望
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间参加的科研项目、成果和学术论文
• 致谢