面向MES的车间生产过程监控系统研究.pdf

摘要

位于上层计划管理系统与底层工业控制系统之间的制造执行系统
(ManufacturingExecutionSystem，MES)是现代生产制造过程中的车间生产管理和
控制的信息系统。它能够为车间管理人员实时地提供生产计划的执行情况，生产
车间的物料、设备和工作人员的状态信息，从而方便了生产活动的执行和调度管
理。制造执行系统帮助企业在计划层与控制之间架起了“沟通”的桥梁，填补了
企业计划层和控制层间的“鸿沟”。在目前制造业市场竞争日益激烈的条件下，制
造执行系统为企业提高生产信息化和自动化水平，进而提升了企业的竞争力。
本文研究的课题是面向MES的车间生产过程监控系统的研究，拟采用构建于
线缆企业生产车间的物联网作为制造执行系统（MES）的基础平台，通过生产车
间一级的物联网实现线缆企业的生产、在生产、半成品及成品等生产信息的实时
在线采集和监测，达成实时生产信息与ERP系统的无缝对接，实现线缆企业的全
面的信息化管理。
论文首先介绍了MES的国内外发展现状及车间生产过程监控系统发展现状。
其次，本文详细阐述了MES系统的理念，分别介绍了MES的定义、MES的
功能及MES的应用特点。
然后，介绍了车间生产监控系统的网络组成方法，包括：车间生产监控系统
特点分析；监控系统的网络设计要求；对基于现场总线（RS485、CAN、TCP）和
基于无线网络（GPRS/GSM、ZigBee）的监控系统的分别说明。
之后，通过物联网的关键技术以及框架需求等方面的分析，针对车间生产特
点，从资源的合理运用和车间管理调度实时性出发，对物联网技术在生产监控系
统的应用做了设计说明，具体有：ZigBee网络的介绍、物联网数据采集方法、生
产品质数据追踪等。
最后，本文以线缆企业生产车间为研究平台，介绍了系统的功能设计，具体
说明了应用层网络协议，并对MES的终端系统的软硬件设计作了说明。

关键词：MES，监控系统，物联网，线缆，现场控制总线

I

ABSTRACT

Locatedbetweentheupperprogrammanagementsystemandtheunderlying
industrialcontrolsystems,manufacturingexecutionsystem(ManufacturingExecution
System,andMES)isaworkshopproductionmanagementandcontrolofinformation
systemsinthemodernmanufacturingprocess.MESisabletoprovidethemanagers
withreal-timeproductionimplementationoftheplan,thestatusinformationof
materials,equipmentandstaffintheworkshop,thusfacilitatingtheexecutionand
schedulingofproductionactivities.Manufacturingexecutionsystemstohelpbusinesses
setupa"communication"betweentheplanninglayerandcontrolthebridgetofillthe
planninglayerandcontrollayerbetweenthe"divide".Manufacturinginanincreasingly
competitivemarketconditions,manufacturingexecutionsystemsforenterprisesto
improvetheproductionofinformationandlevelofautomation,andthusenhancethe
competitivenessofenterprisestoprovideaguarantee.
ThesubjectofthisstudyisinMESworkshopproductionprocessmonitoring
system,tobebuiltonthecableproductionplantofThingsasthebasisfor
manufacturingexecutionsystems(MES)platform,aMatterofproductionworkshop
networkinglinetheproductionofthecablecompanies,inreal-timeonlineacquisition
andmonitoringo