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基于VB.NET與ACCESS數據庫的MES系統研究

放大字體  縮小字體 發布日期:2020-04-01   來源:齊魯工業大學(山東省科學院)電氣工程與自動化學院   作者:段華偉   瀏覽次數:3629
制造執行系統MES(Manufacturing Execution System)是實現企業生產過程中數據與信息集成化的紐帶,是實施工廠車間高度自動化與信息集成化戰略的重要技術。文章對如何利用VB.NET與ACCESS數據庫實現MES系統進行了論述,并詳細分析了其與西門子S7-1500PLC實現以太網通信的幾種形式。
 1 引言

MES(制造執行系統)是針對制造企業車間執行層的生產信息化管理系統,MES能夠實現包括數據采集、質量管理、過程管理、績效分析、工藝規格標準管理、產品跟蹤、設備維護、人力資源管理、生產單元調度、作業計劃和排產、資源分配和調度等功能組件,能通過信息傳遞對從訂單下達到產品完成的整個生產過程進行優化管理,為企業提供一個、智能、全面、可靠的生產制造協同管理平臺[1]。
 
MES系統包括基于生產車間內的本地數據庫系統,如ACCESS、SQL等數據庫形式。MES系統在整個工廠信息化集成系統中處于承上啟下的位置,是連接車間底層與工廠管理層的紐帶。一方面,MES負責采集車間底層控制系統的物料生產信息,并反饋到上一級計劃層系統,如ERP系統;第二接受上一級控制系統的計劃安排,并傳送數據至底層控制系統的PLC。這種形式的層次結構非常適合大型的生產線,與此同時,也對不同的底層控制系統有很好的兼容性與適應性。
 
2 西門子PLC自動化技術平臺

利用西門子集成化編程軟件博圖(TIA portal)V15完成底層控制系統基于西門子PLC系統的硬件組態及相關的邏輯控制編程。由于本文研究的是自動化液體灌裝生產線相關的MES應用,下面對于自動灌裝生產線系統中西門子S7-1500系列PLC的硬件組態與邏輯程序設計進行介紹。
 
PLC編程采用模塊化的編程方式,系統共分為AFB工作單元、MPS PA工作單元、MPS工作單元。圖1為系統PLC編程結構總覽圖。
 
圖1 系統PLC編程結構總覽
 
AFB工作單元包括ASRS自動倉庫組、Conveyor傳送帶組、Filling灌裝站組、InOut出/進貨組、Packaging包裝站組、Recycling循環物料組、Unpackaging開包裝組7個部分。
 
MPS PA工作單元包括過濾站、混合站、反應站、分組灌裝站4個工作站組。主要的功能是為自動灌裝生產線生產液體原料,原料經過MPS PA工作單元的過濾、混合、反應等工藝后,進入AFB工作單元的灌裝站,也可以進行分組灌裝。
 
MPS工作單元包括供料站、緩沖站、操作手站3個工作站。主要的功能是為自動化生產線提供瓶蓋等加工元件,經氣爪手可以將生產后的瓶蓋傳送到灌裝站的加裝瓶蓋工位。
 
分別對每個工作站的PLC進行設備組態設計和PLC程序設計,將需要與數據庫交互的數據放至單獨的DB塊總,以便在以后的開發運用中數據信息的運用管理[2]。
 
在PLC程序設計中,處理數據信息愛,收集MES系統所需要的信息,存放在所建立的DB快中,并把MES系統發送的數據信息,應用在PLC程序中。其中,在西門子PLC中很多的數據分析形式的處理可以運用SCL語言和順序控制指令進行編寫。
 
3 數據庫的選擇

數據庫系統一般包括數據庫(DB,Database)、數據庫管理系統(DBMS,Database Management System)和管理員三個部分。DBMS是整個數據庫系統的核心,使用者可以通過各種數據操作,例如建立數據庫、使用數據庫以及維護數據庫等等。通常,我們所說的數據庫系統就是指DBMS。根據數據的存儲結構,數據庫一般被分為層次、網狀和關系型三種模式。其中,關系型數據庫的存儲結構實際上是多張二維表格,表格的行被稱為記錄,是用來描述對象信息,列被稱為字段,是用來描述對象屬性。關系型數據庫可以設置為表關系,通過這些關系實現數據查詢服務。關系數據庫最大的特點是數據表之間是互相獨立的,對某個數據表進行數據操作(例如添加、刪除、修改)都不會對其他的數據表造成影響。目前階段,市場上主流的關系型數據庫產品主要有SQL Server、Oracle、Sybase和ACCESS等類型的數據庫[3]。本文選用的是ACCESS作為數據庫管理系統。
 
ACCESS是微軟開發的一種關系數據庫管理系統,是一種把數據庫引擎的圖形用戶界面與軟件開發工具相結合的一種數據庫管理系統。以它自己的格式將數據存儲在基于ACCESS Jet的數據庫引擎里,還可以直接導入或者鏈接數據。ACCESS支持Visual Basic宏語言,是一種面向對象的編程語言,能夠引用各種對象,包括DAO數據訪問對象、Active X數據對象以及很多其他的Active X組件。
 
ACCESS應用廣泛,主要體現在兩個方面,一是用來進行數據分析,二是用來進行軟件開發。此外,在開發一些小型網站WEB應用程序時,還可以用來存儲數據[4]。
 
4 用VS2010開發Windows應用

Visual Studio2010是美國微軟公司的開發的Windows應用程序開發工具,支持包括C語言、C++等多種編程語言。
 
首先選擇VS2010下的VB開發環境。新建一個CC_PMSService的Windows Service應用。然后,在應用中添加一個BackgroundWorker,在這個BackgroundWorker的DoWork方法中添加服務運行的主循環方法。在主循環中調用低層的用戶自定義方法,可以通過這些方法,首先與PLC控制器的交互、與MES數據庫的交互、和與遠程數據庫的交互。VS2010中可以通過引用相應的動態鏈接庫,實現對數據庫的交互[5]。
 
VS2010編程中,實現與西門子PLC通信的方式有多種,一是套接字通信,在PLC中編制相應的程序。二是通過OPC服務器訪問PLC,三是用軟件實現通信連接,該款軟件包需要講過西門子授權。四是通過第三方封裝的DLL與PLC實現數據交換。
 
調試完成后,用VB.NET開發一款簡潔的界面,實現與數據庫的通信,其中VB.NET提供了了大量豐富的窗口控件。
 
5 結束語

文章系統性地論述了怎么利用VB.NET與ACCESS數據庫,實現MES系統,并且,重點分析與數據庫與西門子PLC實現數據通信的幾種方式。對MES系統數據庫的建立和實現具有一定的理論參考價值。
 
參考文獻

[1]Microsoft.VB.NET.程序設計語言[M].北京:高等教育出版社,2003.
 
[2]蔣鐵海,劉朝暉.VB.NET 中用數據庫對象訪問數據庫的基本方法[J].軟件技術,2003,(4).
 
[3]蘇磊,李茜,湯偉.OP C 數據訪問客戶端的研究與實現 [J]. 計算機工程,2010,(11):80-82.
 
[4]亢紅波,馬伯淵,商高平.PLC 控制系統中基于 OPC技術的多上位機解決方案 [J] 工業控制計算機 ,2006,19(1):68-69.
 
[5]王杰,高昆侖,王萬召 . 基于 OP C 通信技術的火電廠 DCS 后臺控制 [J] 電力自動化設備 ,2013,33(4):142-146.
 
 
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