轴承连线信息采集系统.docx

轴承设备连线信息采集系统整体规划方案2011年11月24日目 录一、方案目的及规划3二、系统组网方式5三、工业现场设备监控方案61、通讯节点单元62、PLC通讯开发73、生产线监控单元8四、项目开发及团队建设8五、项目投入及产出预期9一、方案目的及规划目前工业现场电气智能控制要求不断提高，已从原先基于单台设备的集中控制要求逐步发生改变，更多现场传感器的加入，工厂对于设备生产线的连线控制，ERP、MES及其他管理信息系统运行所需的大量底层工况数据，工业现场基于WEB等方式的远程监控的需求，都对传统的电气控制方式提出了更多的挑战，原先分散的控制必将进行互联共通，不断从单点走向网络化。基于上述需求，基于目前轴承装备设备电气控制系统实施现状（目前多为基于三菱或欧姆龙PLC电气控制系统），并结合国家传感器网络总体规划，特提出下述轴承设备连线信息采集系统整体规划方案。方案集成了目前较为前沿的传感器技术、工业现场控制技术、软件信息技术及网络技术，实现了各类设备电气系统在工业平台上的信息采集与集中，各项技术将在应用层面通过不同的网络平台实现无缝对接。通过这个平台，将实现工业智能控制的具体实现，并将以此作为一个标准的底层设备二次开发信息平台，为上端MES与ERP系统提供基础数据，实现传感技术、控制技术、信息网络面向行业的推广应用，不断深入挖掘平台深层的利用价值。二、系统组网方式整个方案集成了工业现场的各个单元控制点，通过三个级别网络，将所有个体组合成一个完整智能的控制及信息网络。具体总体方案见网络结构图。现分别进行各个部分组网描述。工业现场的各个节点通过工业现场Ethernet进行组合，目前工业现场Ethernet方案以TCPModbus作为总线协议，联系各个节点。在总线上挂接各个模块实现工业控制联网。并用通讯单元、网关、适配器与现有其他厂家传感器及工控设备对接。一条总线通过一个或多个总线控制单元进行总线管理。总线控制单元汇总总线上各类信息后，通过工业现场Ethernet进行互联，并将这些信息通过应用层协议传至生产线监控单元（生产线看板软件），实现工业现场级数据的综合及汇总，所有生产线监控单元将统一数据汇入MES生产管理系统。企业管理信息系统ERP等软件通过企业Intranet网络与MES生产管理系统控制及数据服务器进行数据对接，而非直接取自工业现场，内部控制及数据服务器可根据管理信息系统需要进行相关数据协议转换。如果系统需要进行远程基于Internet网络的数据监控发布，可在内部Intranet网络进行WEB及应用门户等信息发布，通过防火墙、VPN进行公网信息发布及远程操作。下述主要针对最底层工业现场轴承设备信息采集进行方案描述（图示虚线以下部分，着重为打*号部分）。三、工业现场设备监控方案工业现场设备监控方案为本方案最重要之组成部分，它处于控制节点的各个末端分枝节点，其中分为以下主要模块：生产线监控单元、嵌入式通讯单元、嵌入式控制单元、网桥/中继单元、网关/适配器单元及相关现场总线网络辅件。下述简要介绍各个模块及功能。1、通讯节点单元嵌入式通讯单元、嵌入式控制单元、网桥/中继单元、网关/适配器单元将统一为总线节点单元进行一致性开发，并根据功能不同进行适当的硬件方案适配。具体软硬件实现如下图：硬件上用ARM Cortex-M3的芯片实现，主要是要移植嵌入式实时操作系统RTOS，并在操作系统上进行控制单元基于Modbus控制对象应用开发，并将下层PLC控制对象与控制单元上智能操作系统中的人机界面对象进行互动及对应，进行模块化及标准化设计，同进提供基于实时操作系统的二次开发平台。2、PLC通讯开发在现有设备电气系统PLC控制器基础上进行二次开发，主要是实现PLC系统与通讯节点单元的信息互通，目前所用PLC都能实现Modbus通讯，需要在PLC上进行通讯编程，将内部触点信号、工艺设定参数、运行间参数进行通讯传输。PLC通讯硬件部分可通过RS232或RS485串口硬件模块实现。3、生产线监控单元生产线监控单元通过工业现场Ethernet负责沟通嵌入式通讯单元、嵌入式控制单元等等，进行设备数据转换，同进兼作生产线设备看板软件作为（开发基于大屏幕1920*1080触屏工业现场软件）。具体软硬件实现如下图：四、项目开发及团队建设从项目技术需求出发，初步提出项目团队及分工情况如下：u PLC通讯开发调试人员，配合轴承设备进行原三菱及欧姆龙PLC程序整理及通讯开发，并和上端设备进行通讯调试。u 嵌入式硬件开发，主要负责硬件电路的原理图绘制，信号仿真，元件库设计，电路板PCB设计，样板制作，电路硬件调试。u 嵌入式软件开发，主要负责嵌入软件C语言开发，包括软件开发环境搭建（测试板级环境及软件仿真环境），底层硬件驱动模块开发，嵌入式实时操作系统移植及二次开发，现场总线协议栈的开发调试及工业控制对象应用开发。u 生产线监控系统开发，主要负责基于C语言的生产线监控及看板软件研发，移植至工控机X86平台及Linux操作系统。五、项目投入及产出预期此内容待定