工業(yè)軟件導(dǎo)論-第三章-生產(chǎn)制造類工業(yè)軟件

第三章生產(chǎn)制造類工業(yè)軟件目錄CONTENTS典型案例分析應(yīng)用場景介紹軟件介紹010302Part第一節(jié)01應(yīng)用場景生產(chǎn)制造類工業(yè)軟件包括生產(chǎn)控制類（DCS、SCADA、PLC等）和制造執(zhí)行類（如MES等），主要是在工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)和制造過程中進行數(shù)據(jù)采集、分析和決策，負責(zé)生產(chǎn)管理、物料管理、質(zhì)量管理、設(shè)備管理、能耗管理等。根據(jù)ISA-95（企業(yè)與控制系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)），生產(chǎn)控制過程分為五個層級，如右圖所示。一、應(yīng)用場景Part第二節(jié)02軟件介紹DCS（DistributedControlSystem）即分布式控制系統(tǒng),是以微處理器為基礎(chǔ)，采用“控制功能分散、顯示操作集中、兼顧分而自治和綜合協(xié)調(diào)”的設(shè)計原則的新一代儀表控制系統(tǒng)。SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，是基于計算機收集和分析實時數(shù)據(jù)、監(jiān)測和控制設(shè)備的控制系統(tǒng)。PLC（ProgrammableLogicController）即可編程邏輯控制器，是一種具有微處理器、用于自動化控制的數(shù)字邏輯控制器，可以將控制指令隨時載入內(nèi)存進行儲存與執(zhí)行。MES（ManufacturingExecutionSystem）即制造執(zhí)行系統(tǒng)，是面向制造業(yè)企業(yè)車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)，它可以實現(xiàn)不下車間即對生產(chǎn)線進行實時監(jiān)控、采集和數(shù)據(jù)分析等。MES主要用來連接計劃決策層和生產(chǎn)執(zhí)行層，起著承上啟下的作用，實現(xiàn)了設(shè)備和工裝工單派發(fā)、人員派工、質(zhì)量管理、在產(chǎn)品管理等功能的集成應(yīng)用，打通制造環(huán)節(jié)的信息流通。一、MES-制造執(zhí)行系統(tǒng)MES可以為企業(yè)提供包括制造數(shù)據(jù)管理、計劃排程管理、生產(chǎn)調(diào)度管理、庫存管理、質(zhì)量管理、人力資源管理、工作中心/設(shè)備管理、工具工裝管理、采購管理、成本管理、項目看板管理、生產(chǎn)過程控制、底層數(shù)據(jù)集成分析、上層數(shù)據(jù)集成分解等管理模塊。（一）軟件功能介紹底層為基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)，直接與現(xiàn)場檢測、控制設(shè)備相連接,并通過PLC系統(tǒng)實時監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備；（二）軟件開發(fā)架構(gòu)一、MES-制造執(zhí)行系統(tǒng)第二層為過程控制系統(tǒng)，即PCS系統(tǒng)，利用PLC系統(tǒng)檢測到的實時現(xiàn)場設(shè)備狀況,將生產(chǎn)過程記錄下來；中間層為車間或廠級MES系統(tǒng)，計劃的執(zhí)行和生產(chǎn)過程的動態(tài)控制，為操作人員和管理人員提供計劃的執(zhí)行、跟蹤以及所有資源的當(dāng)前狀態(tài)等信息；最上層為企業(yè)資源計劃ERP系統(tǒng)，主要是對整個企業(yè)財物、產(chǎn)供銷等資源的綜合管理，是企業(yè)上層的計劃管理層。上個世紀(jì)90年代美國率先提出MES的概念，我國結(jié)合ERP系統(tǒng)及時跟進研究。當(dāng)時的研究主要集中在院校內(nèi)，與實際生產(chǎn)結(jié)合較差。近些年來，隨著國際制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，國內(nèi)外企業(yè)院校的積極推廣，MES系統(tǒng)越來越受到相關(guān)企業(yè)的重視，一系列MES廠商也如雨后春筍般地涌現(xiàn)出來，國外有GE、西門子、羅克韋爾、霍尼韋爾等，國內(nèi)有中控技術(shù)、和利時、寶信軟件、海得控制、易往信息、速威、靈蛙等。（三）國內(nèi)外主要供應(yīng)商介紹一、MES-制造執(zhí)行系統(tǒng)DCS（DistributedControlSystem）即分布式控制系統(tǒng)，又叫集散控制系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng)，是以微處理器為基礎(chǔ)，采用“控制功能分散、顯示操作集中、兼顧分而自治和綜合協(xié)調(diào)”的設(shè)計原則的儀表控制系統(tǒng)。DCS的特點主要在于分散控制和集中管理。目前DCS被廣泛應(yīng)用于化工、石油、發(fā)電、建材、冶金等重工業(yè)產(chǎn)業(yè)。二、DCS-分布式控制系統(tǒng)工程師站主要功能：提供對DCS進行組態(tài)，配置工作的工具軟件，并在DCS運行時實時監(jiān)控DCS各節(jié)點運行情況，方便系統(tǒng)工程師及時調(diào)整系統(tǒng)配置和系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定，使DCS隨時處在最佳的工作狀態(tài)之下。操作員站主要功能：提供人機界面，使操作員可以及時了解現(xiàn)場運作情況、各種運行參數(shù)的當(dāng)前值、是否有異常情況發(fā)生等，并可通過輸入設(shè)備對工業(yè)過程進行控制和調(diào)節(jié)，保證生產(chǎn)過程的安全、可靠、高效、高質(zhì)?，F(xiàn)場控制站主要功能：系統(tǒng)主要的控制功能由現(xiàn)場控制站來完成，系統(tǒng)的性能、可靠性等重要指標(biāo)也都要依靠現(xiàn)場控制站保證。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)主要功能：DCS由各種不同功能的站組成，站與站之間必須實現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)傳輸，以實現(xiàn)系統(tǒng)的總體功能。因此，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的實時性、可靠性和數(shù)據(jù)通信能力關(guān)系到整個系統(tǒng)的性能，尤其是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的通信規(guī)約，直接關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)通信的效率和系統(tǒng)功能的實現(xiàn)。DCS涉及組件0102030405系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組態(tài)軟件用于完成整個控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架的搭建，包括控制域、操作域的劃分及功能分配，以及各工程師組態(tài)權(quán)限分配等；組態(tài)管理軟件作為組態(tài)的平臺軟件，關(guān)聯(lián)和管理硬件組態(tài)軟件、位號組態(tài)軟件、控制方案組態(tài)軟件和監(jiān)控組態(tài)軟件，維護組態(tài)數(shù)據(jù)庫，支持用戶程序調(diào)度設(shè)置、在線聯(lián)機調(diào)試、組態(tài)上載以及單點組態(tài)下載等功能；硬件組態(tài)軟件支持控制站硬件參數(shù)設(shè)置、硬件組態(tài)掃描上載以及硬件調(diào)試等功能；位號組態(tài)軟件支持位號參數(shù)設(shè)置、EXCEL導(dǎo)入導(dǎo)出、位號自動生成、位號參數(shù)檢查以及位號調(diào)試等功能；控制方案組態(tài)軟件用于完成控制系統(tǒng)控制方案的組態(tài)，提供功能塊圖、梯形圖、ST語言等編程語言，提供豐富的功能塊庫，支持用戶程序在線調(diào)試、位號智能輸入、執(zhí)行順序調(diào)整以及圖形縮放等功能；06監(jiān)控組態(tài)軟件用于完成控制系統(tǒng)監(jiān)控管理的組態(tài)，包括操作域組態(tài)和操作小組組態(tài)。操作域組態(tài)主要包括操作域內(nèi)的操作員權(quán)限分配、域變量組態(tài)以及整個操作域的報警顏色設(shè)置等；其中，操作小組組態(tài)指的是對各操作小組的監(jiān)控界面進行組態(tài)。在線下載控制組態(tài)&監(jiān)控組態(tài)單控制站組態(tài)備份和載入單控制站歷史組態(tài)用戶程序聯(lián)機與啟停功能離線下載組態(tài)發(fā)布多人組態(tài)相位負荷查看全局位號查找功能控制站只讀查看下載記錄頁腳設(shè)置狀態(tài)查看仿真（三）國內(nèi)外主要供應(yīng)商介紹當(dāng)前，國內(nèi)主流生產(chǎn)DCS的企業(yè)有：和利時、中控技術(shù)、科遠、國電智深、上海新華、新華集團、上海自儀等。國外主流生產(chǎn)DCS的企業(yè)有：霍尼韋爾、ABB、艾默生等（排名不分先后）。本部分內(nèi)容以中控技術(shù)ECS-700系統(tǒng)的軟件VisualField為例進行介紹。VisualField（簡稱VF）系統(tǒng)軟件是用于ECS-700系統(tǒng)進行控制系統(tǒng)組態(tài)和監(jiān)控的軟件包。該系統(tǒng)軟件在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上支持控制分域和操作分域，支持多系統(tǒng)接入和多人組態(tài)，支持單域?qū)雽?dǎo)出、單控制站導(dǎo)入導(dǎo)出、單控制站組態(tài)備份、支持在線調(diào)試和在線下載，支持多個數(shù)據(jù)庫。（一）軟件功能介紹ECS-700系統(tǒng)可以靈活方便地組建大規(guī)模系統(tǒng)以及實行全廠級的分域管理。簡單描述了ECS-700系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流向，控制網(wǎng)上的實時數(shù)據(jù)同時送到了操作站和服務(wù)器。（二）軟件開發(fā)架構(gòu)ECS-700系統(tǒng)由控制節(jié)點（包括控制站及過程控制網(wǎng)上與異構(gòu)系統(tǒng)連接的通信接口等）、操作節(jié)點（包括工程師站、操作員站、組態(tài)服務(wù)器（主工程師站）、數(shù)據(jù)服務(wù)器等連接在過程信息網(wǎng)和過程控制網(wǎng)上的人機會話接口站點）及系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（包括I/O總線、過程控制網(wǎng)、過程信息網(wǎng)、企業(yè)管理網(wǎng)等）等構(gòu)成。三、SCADA-數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，是以計算機為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)。它可以對現(xiàn)場的運行設(shè)備進行監(jiān)視和控制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能，并為安全生產(chǎn)、調(diào)度、管理、優(yōu)化和故障診斷提供必要和完整的數(shù)據(jù)及技術(shù)支持。SCADA的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，涉及電力、冶金、石油、化工、燃氣、鐵路等行業(yè)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等。（一）軟件功能介紹模塊化設(shè)計支持二次開發(fā)數(shù)據(jù)開放性基于C/S模式支持操作分組提供統(tǒng)一接口斷線續(xù)傳功能（二）SCADA平臺特點SCADA軟件作為SCADA組態(tài)和運行平臺的核心部件集，提供豐富的常用監(jiān)控組態(tài)功能。軟件平臺包括五個層次，每個層次的功能以模塊集、應(yīng)用接口的方式構(gòu)建和集成。根據(jù)行業(yè)解決方案的要求，可對軟件平臺進行靈活配置和部署。（三）軟件開發(fā)架構(gòu)實時監(jiān)控軟件組態(tài)軟件實時數(shù)據(jù)服務(wù)器軟件歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器軟件報警軟件I/O驅(qū)動接口軟件報表軟件集成易用的實時監(jiān)控環(huán)境。完整的HMI監(jiān)控功能。流程圖監(jiān)視、報警瀏覽、事件記錄、趨勢瀏覽、操作記錄、安全管理、操作面板、數(shù)據(jù)庫。查詢列表/打印等。采用數(shù)據(jù)訂閱技術(shù)。不同用戶在線切換。集成的組態(tài)開發(fā)環(huán)境。完整的組態(tài)開發(fā)功能。支持網(wǎng)絡(luò)內(nèi)多人同時組態(tài)。支持組態(tài)導(dǎo)入、導(dǎo)出、移植、合并。數(shù)據(jù)/畫面在線修改，支持組態(tài)在線增量發(fā)布。支持組態(tài)在線擴展。支持組態(tài)遠程發(fā)布。分布式部署，負載均衡。數(shù)據(jù)服務(wù)器和客戶端分離。采用訂閱技術(shù)。服務(wù)器熱備份冗余。支持實時數(shù)據(jù)1秒級刷新。支持I/O驅(qū)動的實時數(shù)據(jù)采集。強大的開放性和可擴展性?；贑/S架構(gòu)報警服務(wù)。采用訂閱技術(shù)獲取相應(yīng)報警?？膳渲脠缶嗛喎绞健？膳渲脠缶旨?、分區(qū)、報警單點/分區(qū)屏蔽、報警抑制、雪崩報警處理、報警確認、消音、即時打印輸出、過濾查詢。支持多種協(xié)議I/O驅(qū)動。驅(qū)動加載、卸載、組態(tài)，支持數(shù)據(jù)點二次組態(tài)，報警二次組態(tài)。提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口。采用XML技術(shù)，可直接導(dǎo)入第三方系統(tǒng)位號組態(tài)信息，無需二次組態(tài)。報表格式靈活多樣。支持統(tǒng)計功能。支持人工數(shù)據(jù)的錄入。支持從歷史庫查詢報表。支持自定義秒級定時器、回補、熱備等設(shè)計保證事件觸發(fā)的穩(wěn)定性。報表在線查看。分布式歷史數(shù)據(jù)記錄。支持秒級數(shù)據(jù)記錄，各點可配置采集周期。歷史數(shù)據(jù)專利壓縮技術(shù)，更加節(jié)省磁盤空間。提供ODBC接口，數(shù)據(jù)可轉(zhuǎn)儲到關(guān)系數(shù)據(jù)庫。歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器冗余，數(shù)據(jù)實時同步。數(shù)據(jù)采集器軟件用戶遠程節(jié)點數(shù)據(jù)采集。支持多種實時數(shù)據(jù)接入。支持模塊方式加載驅(qū)動。支持通信鏈路冗余。采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。支持對外提供服務(wù)。SCADA市場的主要領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)包括艾默生、施耐德、ABB、羅克韋爾、歐姆龍、西門子、霍尼韋爾、PartitaIVA、橫河電機、三菱電機和東芝。國內(nèi)SCADA企業(yè)主要有力控、臺達電子、研華、安控、昆侖縱橫、紫金橋軟件等。根據(jù)公開資料顯示，目前，中國SCADA的市場格局基本上是國產(chǎn)品牌行業(yè)應(yīng)用占比60%左右，在在市政、石油、基礎(chǔ)設(shè)施等應(yīng)用領(lǐng)域形成了相對穩(wěn)定成熟的市場；外資品牌市占率40%，在電子半導(dǎo)體、軌道交通、煙草、食品飲料、水處理等行業(yè)應(yīng)用廣泛。（四）國內(nèi)外主要供應(yīng)商介紹四、PLC-可編程邏輯控制器PLC（ProgrammableLogicController）即可編程邏輯控制器，是一種具有微處理器、用于自動化控制的數(shù)字邏輯控制器，可以將控制指令隨時載入內(nèi)存進行儲存與執(zhí)行。PLC是專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)，由CPU、指令及數(shù)據(jù)內(nèi)存、輸入/輸出接口、電源、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換等功能單元組成。。它采用可編程的存儲器，在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。以GCSContrix軟件為例，介紹PLC軟件的基本功能。GCSContrix是一款可用于中控PLC系列產(chǎn)品平臺通用組態(tài)軟件。符合IEC61131-3國際標(biāo)準(zhǔn)，基于Windows環(huán)境，以硬件組態(tài)軟件為核心，構(gòu)成一個全面支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能組態(tài)的軟件平臺。同時，GCSContrix軟件提供通用的OPCServer，能夠?qū)崿F(xiàn)與支持OPC方式的監(jiān)控軟件進行無縫的連接。（一）軟件功能介紹智能的圖形化及文本編輯器支持分層設(shè)計實時診斷支持多任務(wù)結(jié)構(gòu)組態(tài)上下載功能在線調(diào)試站間交互異構(gòu)通信支持單站或多站組態(tài)（二）軟件開發(fā)架構(gòu)以GCSContrix系統(tǒng)為例，GCSContrix軟件包是基于Windows操作系統(tǒng)的自動控制應(yīng)用軟件平臺，具備系統(tǒng)組態(tài)和數(shù)據(jù)服務(wù)等功能。（三）國內(nèi)外主要供應(yīng)商介紹PLC的生產(chǎn)廠商眾多，幾乎涉及工業(yè)自動化領(lǐng)域的廠商都會設(shè)計PLC產(chǎn)品的研制。國內(nèi)有中控技術(shù)、和利時、匯川、信捷、臺達等，國外有西門子、施耐德、歐姆龍、三菱電機、羅克韋爾、臺達等。CNC（ComputerNumericalControl）即計算機數(shù)字控制機床，是一種由程序控制的自動化機床。數(shù)控機床能夠處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，通過計算機將其譯碼，從而使機床執(zhí)行規(guī)定的指令，將毛坯料加工成半成品零件。五、CNC-數(shù)控加工系統(tǒng)軟件數(shù)控機床是集機、電、液、氣、光高度一體化的產(chǎn)品，其系統(tǒng)包括：數(shù)控裝置、可編程控制器、主軸驅(qū)動器和進給裝置等。數(shù)控系統(tǒng)的功能通常包括基本功能和選擇功能?；竟δ苁菙?shù)控系統(tǒng)必備的功能，選擇功能是供用戶根據(jù)機床特點和用途進行選擇的功能。CNC系統(tǒng)的功能主要反映在準(zhǔn)備功能G指令代碼和輔助功能M指令代碼上。

控制功能:CNC系統(tǒng)能控制的軸數(shù)和能同時控制（聯(lián)動）的軸數(shù)是其性能的主要體現(xiàn)之一?？刂戚S有移動軸和回轉(zhuǎn)軸，有基本軸和附加軸，通過軸的聯(lián)動可以完成輪廓軌跡的加工。

準(zhǔn)備功能:準(zhǔn)備功能也稱G指令代碼，它用來指定機床運動方式的功能，包括基本移動、平面選擇、坐標(biāo)設(shè)定、刀具補償、固定循環(huán)等指令。

插補功能:CNC的插補功能實際上被分為粗插補和精插補，插補軟件每次插補一個小線段的數(shù)據(jù)為粗插補，伺服系統(tǒng)根據(jù)粗插補的結(jié)果，將小線段分成單個脈沖的輸出稱為精插補。

進給功能:根據(jù)加工工藝要求，CNC系統(tǒng)的進給功能用F指令代碼直接指定數(shù)控機床加工的進給速度。（一）軟件功能介紹五、CNC-數(shù)控加工系統(tǒng)軟件

主軸功能:主軸功能就是指定主軸轉(zhuǎn)速的功能。轉(zhuǎn)速的編碼方式一般用S指令代碼指定。一般用地址符S后加兩位數(shù)字或四位數(shù)字表示，單位分別為r/min和mm/min。

輔助功能:輔助功能用來指定主軸的啟、停和轉(zhuǎn)向；切削液的開和關(guān)；刀庫的啟和停等，一般是開關(guān)量的控制，它用M指令代碼表示。刀具功能:刀具功能用來選擇所需的刀具，刀具功能字以地址符T為首，后面跟二位或四位數(shù)字，代表刀具的編號。補償功能:補償功能是通過輸入到CNC系統(tǒng)存儲器的補償量，根據(jù)編程軌跡重新計算刀具的運動軌跡和坐標(biāo)尺寸，從而加工出符合要求的工件。（一）軟件功能介紹五、CNC-數(shù)控加工系統(tǒng)軟件

字符、圖形顯示功能：CNC控制器可以配置單色或彩色CRT或LCD，通過軟件和硬件接口實現(xiàn)字符和圖形的顯示。通?？梢燥@示程序、參數(shù)、各種補償量、坐標(biāo)位置、故障信息、人機對話編程菜單、零件圖形及刀具實際移動軌跡的坐標(biāo)等。（一）軟件功能介紹五、CNC-數(shù)控加工系統(tǒng)軟件

自診斷功能

：為了防止故障的發(fā)生或在發(fā)生故障后可以迅速查明故障的類型和部位，以減少停機時間，CNC系統(tǒng)中設(shè)置了各種診斷程序。

通信功能：為了適應(yīng)柔性制造系統(tǒng)（FMS）和計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）的需求，CNC裝置通常具有RS232C通信接口，有的還備有DNC接口。

人機交互圖形編程功能：為了進一步提高數(shù)控機床的編程效率，對于NC程序的編制，特別是較為復(fù)雜零件的NC程序都要通過計算機輔助編程，尤其是利用圖形進行自動編程，以提高編程效率。1、多任務(wù)并行處理（1）CNC系統(tǒng)的多任務(wù)性。（2）并行處理的概念。（3）資源分時共享。（4）資源重疊流水處理。2、實時中斷處理（1）外部中斷。（2）內(nèi)部定時中斷。（3）硬件故障中斷。（4）程序性中斷。（一）軟件開發(fā)架構(gòu)五、CNC-數(shù)控加工系統(tǒng)軟件（三）國內(nèi)外主要供應(yīng)商介紹中國的加工中心技術(shù)應(yīng)用基本和世界同步，在精度和穩(wěn)定性方面和世界一流水平有比較大的差距。目前CNC-數(shù)控加工系統(tǒng)軟件的主流供應(yīng)商有瑞士的米克朗、寶美，德國的哈默、奧美特、巨浪，日本的馬扎克、牧野、森精機，以色列的思美創(chuàng)，法國的達索，美國的參數(shù)技術(shù)，英國的路徑，中國的三維家等。五、CNC-數(shù)控加工系統(tǒng)軟件在工業(yè)檢測上，機器視覺主要是用來代替人的眼睛，進行各種靠人眼和人力很難完成的工作。機器視覺的優(yōu)點是檢測精度高、速度快、一致性好、可靠性高和自動化、智能化程度高，尤其是近些年來我國人力資本上升，很多企業(yè)在產(chǎn)品檢測的環(huán)節(jié)很難招到工人，都需要進行自動化的機器視覺檢測。機器視覺檢測也是實現(xiàn)智能制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，幾乎所有的智能工廠、智能車間都必須要配備機器視覺檢測設(shè)備。六、MV-機器視覺軟件六、MV-機器視覺軟件檢測識別定位

尺寸檢測：機械零件的尺寸檢測接觸式檢測方法是用游標(biāo)卡尺、千分尺或者三坐標(biāo)測量機，但是都需要人工，速度慢，只能抽檢，而要實現(xiàn)高速、高精度、連續(xù)在線檢測，最好的方法就是機器視覺檢測（一）軟件功能介紹六、MV-機器視覺軟件

缺陷檢測

：經(jīng)過機械加工的零件經(jīng)常會有各類外觀缺陷，例如劃痕、缺口、變形等，有些零件如果有極小的缺陷就有可能導(dǎo)致安全事故。

字符識別：一些機械零件、瓶體、家電外殼等產(chǎn)品表面要用各類技術(shù)印上文字或數(shù)字，這些字符印上去的質(zhì)量往往需要進行檢測。

顏色識別：一些顏色鮮艷的日用產(chǎn)品，需要對外觀顏色的一致性進行識別和檢測，用機器視覺可以在同一個照明環(huán)境下進行定量的顏色灰度計算，可以精確分辨出普通肉眼分辨不出來的顏色差異。

零件分揀：要把雜亂無章的零件識別出來并且一個一個分揀整齊，需要用機器視覺技術(shù)與機器人技術(shù)相結(jié)合，用機器視覺進行零件的位置和姿態(tài)的識別。機器視覺是一項綜合技術(shù)，包括圖像處理、機械工程技術(shù)、控制、電光源照明、光學(xué)成像、傳感器、模擬與數(shù)字視頻技術(shù)、計算機軟硬件技術(shù)（圖像增強和分析算法、圖像卡、I/O卡等）。一個典型的機器視覺應(yīng)用系統(tǒng)包括圖像捕捉、光源系統(tǒng)、圖像數(shù)字化模塊、數(shù)字圖像處理模塊、智能判斷決策模塊和機械控制執(zhí)行模塊。機器視覺系統(tǒng)最基本的特點就是提高生產(chǎn)的靈活性和自動化程度。在一些不適于人工作業(yè)的危險工作環(huán)境或者人工視覺難以滿足要求的場合，常用機器視覺來替代人工視覺。同時，在大批量重復(fù)性工業(yè)生產(chǎn)過程中，用機器視覺檢測方法可以大大提高生產(chǎn)的效率和自動化程度。（二）軟件技術(shù)簡介六、MV-機器視覺軟件（三）國內(nèi)外主要供應(yīng)商介紹近年來，隨著制造業(yè)企業(yè)對?動化、智能化需求的不斷提升，機器視覺技術(shù)的市場需求量?增。目前，主要的機器視覺軟件供應(yīng)商有國外的有基恩?、歐姆龍、康耐視，國內(nèi)的商湯科技、曠視科技、維視智造等。Part第三節(jié)03基于核心技術(shù)的典型案例分析一、SCADA系統(tǒng)在制劑行業(yè)應(yīng)用

為響應(yīng)國家產(chǎn)業(yè)升級戰(zhàn)略，2017年某企業(yè)向國家工信部申報的“中藥配方顆粒智能制造新模式應(yīng)用”項目獲得立項，項目實施科學(xué)布局，建立跨區(qū)域分布式中藥配方顆粒智能制造車間，深圳觀瀾制劑車間（顆粒劑二車間）具備較為良好生產(chǎn)管理基礎(chǔ)，因此規(guī)劃將該項目打造成中藥配方顆粒智能制造的示范智能生產(chǎn)車間。本方案通過數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)的實施，對顆粒劑二車間生產(chǎn)現(xiàn)場進行數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，形成數(shù)據(jù)池，為信息化系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，同時可以對質(zhì)量、工藝、設(shè)備運行等過程參數(shù)進行分析和展示，為車間精益管理、工藝參數(shù)優(yōu)化、設(shè)備預(yù)防性維護提供數(shù)據(jù)支持。一、SCADA系統(tǒng)在制劑行業(yè)應(yīng)用SCADA系統(tǒng)在車間主要承擔(dān)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備利用效率分析以及展示參觀功能，采集的數(shù)據(jù)主要分為成套設(shè)備報警文本、設(shè)備工藝參數(shù)、設(shè)備啟動機信息、成套設(shè)備輸出寄存器數(shù)據(jù)等。設(shè)備工藝參數(shù)可用于SCADA監(jiān)控界面展示，也可傳送至MES系統(tǒng)，用于生產(chǎn)工單數(shù)據(jù)等信息。成套設(shè)備報警文本以及成套設(shè)備輸出寄存器數(shù)據(jù)主要傳送至數(shù)字孿生系統(tǒng)，用于控制數(shù)字化工廠設(shè)備動作及產(chǎn)生報警。設(shè)備啟停機等信息可用于關(guān)聯(lián)SCADA監(jiān)控界面中的設(shè)備，實現(xiàn)設(shè)備動靜態(tài)切換功能，提升展示效果。（一）系統(tǒng)架構(gòu)配置有2臺SCADA服務(wù)器，2臺操作員站，1臺工程師站；SCADA網(wǎng)絡(luò)由4個管理型交換機組成環(huán)網(wǎng)，分別放置于服務(wù)器柜與2個現(xiàn)場壁掛箱內(nèi)，用于整個車間的網(wǎng)絡(luò)連通，底層設(shè)備均通過6類線連入壁掛箱內(nèi)交換機，操作節(jié)點和服務(wù)器接入服務(wù)器柜內(nèi)交換機通過SCADA軟件進行數(shù)據(jù)采集；非智能設(shè)備及支持MODBUS-RTU協(xié)議設(shè)備通過GCS系統(tǒng)進行采集，然后匯入SCADA系統(tǒng)內(nèi)，形成車間的數(shù)據(jù)池。（二）項目實施方案?OEE分析：提供OEE分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的配置，并根據(jù)已配置基礎(chǔ)信息和生產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)完成分析。?工藝參數(shù)分析：提供分析模型與分析參數(shù)，進行工藝參數(shù)的分析。?設(shè)備趨勢分析：提供設(shè)備診斷模型的配置，進行監(jiān)測，并統(tǒng)計設(shè)備預(yù)警信息。?設(shè)備報警配置：提供設(shè)備報警功能，統(tǒng)計報警信息并按報警類型進行郵件發(fā)送或生成維修工單。?設(shè)備位號配置：提供設(shè)備關(guān)聯(lián)位號配置，完成設(shè)備關(guān)聯(lián)位號當(dāng)前生產(chǎn)信息的寫值。1.OEE分析配置：（1）開工時間根據(jù)車間實際生產(chǎn)情況，按照不同生產(chǎn)工序配置每天開工開始及結(jié)束時間，計算OEE時間開動率中開工時間參數(shù)值；同步支持批量維護各個工序開工時間。（三）顆粒劑項目實施方案1.OEE分析配置：（2）停機類型該功能主要對車間一些設(shè)備停機原因基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行維護，如因設(shè)備清洗、設(shè)備安裝清掃等。（三）顆粒劑項目實施方案1.OEE分析配置：（3）OEE建模該功能主要對OEE計算公式進行配置，如時間開動率、性能開動率、收率以及各個工序停機位號配置等。（三）顆粒劑項目實施方案1.OEE分析配置：（4）停機維護從SCADA實時采集設(shè)備停機數(shù)據(jù)后，對采集到的停機數(shù)據(jù)進行停機原因更新和維護；（三）顆粒劑項目實施方案1.OEE分析配置：（5）停機維護從SCADA實時采集設(shè)備停機數(shù)據(jù)后，對采集到的停機數(shù)據(jù)進行停機原因更新和維護；（三）顆粒劑項目實施方案2.OEE分析功能效果圖按照不同生產(chǎn)工序，對設(shè)備OEE進行計算分析。（三）顆粒劑項目實施方案2.OEE分析功能效果圖時間開動率=(開工時間-停機時間)/開工時間性能開動率=（標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)能*投入數(shù)量）/實際生產(chǎn)時間收率=產(chǎn)出數(shù)量/投入數(shù)據(jù)（三）顆粒劑項目實施方案2.OEE分析功能效果圖損失分析：按天、周、月不同維護查詢設(shè)備運行情況，通過圖標(biāo)分析直觀展示設(shè)備OEE。（三）顆粒劑項目實施方案2.OEE分析功能效果圖停機數(shù)據(jù)分析：統(tǒng)計分析各個工序停機top；按照天，周、月統(tǒng)計分析停機數(shù)據(jù)。（三）顆粒劑項目實施方案3.工藝參數(shù)分析通過工藝參數(shù)建模對不同物料生產(chǎn)過程中關(guān)鍵工藝位號值進行配置，并從SCADA系統(tǒng)采集工藝位號數(shù)據(jù)。通過采集不同批次物料生產(chǎn)中質(zhì)量數(shù)據(jù)（如顆粒度、產(chǎn)能速度、收率指標(biāo)），與SCADA采集工藝位號數(shù)據(jù)進行對比分析得出最優(yōu)工藝參數(shù)，調(diào)整工藝參數(shù)值來提高產(chǎn)品物料生產(chǎn)質(zhì)量。（三）顆粒劑項目實施方案4.歷史趨勢分析實時趨勢監(jiān)控：通過對設(shè)備關(guān)鍵運行參數(shù)進行建模，配置診斷公式；從SCADA采集位號數(shù)據(jù)如振動頻率、轉(zhuǎn)速等進行位號趨勢分析，并對位號進行越限預(yù)警通知，提醒維護人員對預(yù)警設(shè)備進行及時處理；（三）顆粒劑項目實施方案二、MES系統(tǒng)在化工行業(yè)應(yīng)用依托于中控提出的企業(yè)綜合自動化、信息化建設(shè)整體解決方案體系架構(gòu)，本系統(tǒng)應(yīng)用按照統(tǒng)一規(guī)劃，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營目標(biāo)，構(gòu)建集流程管理、協(xié)同管理為一體的協(xié)同管理平臺。實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是開發(fā)實時控制、數(shù)據(jù)采集、CIMS等系統(tǒng)的支撐軟件。在流程行業(yè)中，大量使用實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行控制系統(tǒng)監(jiān)控、系統(tǒng)先進控制和優(yōu)化控制，并為企業(yè)的生產(chǎn)管理和調(diào)度、數(shù)據(jù)分析、決策支持及遠程在線瀏覽提供實時數(shù)據(jù)服務(wù)和多種數(shù)據(jù)管理功能。實時數(shù)據(jù)庫已經(jīng)成為企業(yè)信息化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺。（一）實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)DCS1DCS2DCSn二、MES系統(tǒng)在化工行業(yè)應(yīng)用利用InternetExplorer瀏覽器訪問實時數(shù)據(jù)庫，使用戶看到實時動態(tài)流程圖、數(shù)據(jù)一覽表、歷史趨勢圖等，并且保證網(wǎng)頁上數(shù)據(jù)的實時刷新，從而掌握裝置的實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對不同DCS、PLC等的狀態(tài)進行監(jiān)視和調(diào)度。（二）生產(chǎn)工藝監(jiān)視系統(tǒng)生產(chǎn)調(diào)度部門根據(jù)ERP制定的生產(chǎn)計劃，基于現(xiàn)有設(shè)備生產(chǎn)能力和可用資源，建立月度生產(chǎn)計劃，審核發(fā)布月度生產(chǎn)計劃，同時跟蹤生產(chǎn)計劃的執(zhí)行情況。（三）計劃管理調(diào)度管理模塊由調(diào)度監(jiān)控、調(diào)度指令管理、調(diào)度匯報管理以及調(diào)度日報管理等內(nèi)容組成。主要功能包括：（四）生產(chǎn)調(diào)度管理

對整個調(diào)度流程的全方位的管理，包括調(diào)度指令的下達、執(zhí)行、跟蹤、及調(diào)度報表的管理等。

結(jié)合計劃數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)園區(qū)級調(diào)度監(jiān)測，實現(xiàn)諸如工廠當(dāng)前計劃量檢測、負荷變動監(jiān)測、各子裝置調(diào)度自動協(xié)調(diào)等調(diào)度監(jiān)測；形成基于當(dāng)前計劃和負荷統(tǒng)計的原料需求預(yù)測、產(chǎn)量預(yù)測、計劃完成率預(yù)測等多方面調(diào)度功能。

對生產(chǎn)過程中的問題進行匯報、處理及存檔。

企業(yè)在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，通過實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可進行長周期的保存，車間操作人員關(guān)心的是實時信息(如工藝參數(shù)、報警、開關(guān)等)，車間管理人員關(guān)心的是本車間的產(chǎn)品產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量、原材料消耗、能源消耗等統(tǒng)計信息，廠級管理人員更多關(guān)注的是原材料采購、原料/產(chǎn)品庫存、產(chǎn)品銷售、工業(yè)產(chǎn)值等統(tǒng)計信息。（五）生產(chǎn)統(tǒng)計分析

因此，必須對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)進行加工、統(tǒng)計、分析，處理成對各級管理分別人員進行生產(chǎn)操作、生產(chǎn)管理、經(jīng)營決策有用的信息，并便于即時查詢和瀏覽，幫助管理層從宏觀的角度了解整個企業(yè)的實際運作情況及員工工作統(tǒng)計，真正將企業(yè)的“數(shù)據(jù)”變成有用的“信息”，以提高企業(yè)進行精細化管理的水平。操作管理面向生產(chǎn)操作業(yè)務(wù)，分為操作指標(biāo)、操作指令、操作監(jiān)控、操作日志四個子模塊。（六）操作管理生產(chǎn)工藝方案通常與生產(chǎn)裝置相關(guān)聯(lián)。通常一個生產(chǎn)裝置會對應(yīng)多個工藝方案，其中有一個主工藝方案，若干個副工藝方案。每個工藝方案對應(yīng)的項目有投料配方、投入產(chǎn)出列表與收率、關(guān)鍵工藝點設(shè)定、工藝備注等項目。（七）工藝管理工藝監(jiān)控指對某工藝下關(guān)鍵工藝參數(shù)監(jiān)控，可實現(xiàn)工藝臺賬管理，工藝管理人員可指定數(shù)據(jù)采集頻率，實現(xiàn)班組工藝數(shù)據(jù)臺賬等功能。（七）工藝管理物料管理模塊自動獲取裝置投入產(chǎn)出、庫存、進出廠、罐區(qū)收付測量數(shù)據(jù)，自動進行產(chǎn)品收率、原料單耗等指標(biāo)的計算。生產(chǎn)平衡自動計算生產(chǎn)過程各環(huán)節(jié)、各裝置、各節(jié)點的物料移動數(shù)據(jù)及記錄移動關(guān)系。用平衡計算的結(jié)果數(shù)據(jù)，完成全廠各類生產(chǎn)統(tǒng)計報表計算、分析生產(chǎn)過程中存在的問題，提高生產(chǎn)管理精細化水平。（八）物料管理能源管理的主要功能就是對廠區(qū)范圍內(nèi)的所有能源數(shù)據(jù)進行管理，分析預(yù)測，利用集中監(jiān)控系統(tǒng)（集中監(jiān)控系統(tǒng)的目的是將分布于全廠各個車間的監(jiān)控參數(shù)和數(shù)據(jù)采集到SCADA服務(wù)器中）采集到的全廠各部門、各