基于MES的智慧工厂车间生产数据通信协议设计与实现人物场景中的CAN总线协议PGN应用
摘要：本文提出了一种基于MES的智慧工厂车间生产数据通信协议，旨在实现MES制造执行系统与智慧工厂内智能制造终端之间的数据通信交互。本文拟定的数据通信协议连接生产控制中心的MES系统与智慧工厂内的智能制造终端，是用来实现MES系统与智能制造终端之间正常通信的一种约定，具有独立的模块性、可定制、可扩展和可移植性，使得所有自动化设备以统一方式向MES进行数据通信。
1 引言
智慧工厂是现代化工厂信息化发展的新阶段，是智能工业发展的新方向。它依赖于MES系统与智能制造设备通讯对接，以实现从生产排产到过程监控、报警故障管理等方面的一体化管理模式。同时，智能制造设备能接收来自MES系统下达数字作业指导书，并读取生产线实时数据，从而提高生产过程可控性。
2 智慧工厂生产车间管理流程
车间管理是指对车间所从事活动进行统一计划、组织、指挥和协调控制的一系列工作。根据订单需求，结合智能制造设备状态，给予安排作业任务书。此后，在开机前人为参与导入参数并首件确认后上传至数据库中，再开始自动作业。
3 数据通信模块划分
本文设计了一个层次化结构，即将整个消息传输过程分为两个部分：应用层和物理层。在应用层上，我们采用XML格式对消息打包；在物理层上，我们支持PLCHandler和OPC-UA等国际主流通信协议，以便适应不同PLC设备。
4 通信协议运行流程
我们的通讯方案定义了 MES 与各个单元（如机器人或其他自动装置）的双向交流。我们还提出了一个状态机模型，该模型跟踪每个单元当前状态，并确保只有当其进入“就绪”状态时，它才会响应到达其上的任何命令。在此基础上，我们建立了一个可以同步运行于 MES 系统及各个单元上的主循环处理程序，该程序包括解析命令、下达排产信息、新建/更新操作日志以及发送反馈等步骤。
5 CAN总线PDU编码规则说明：
为了解决CAN总线PDU编码的问题，本文提出了以下规则：
PGN选择标准遵循SAE J1939标准。
DBC文件使用MIL (Model-based Integration Layer) 来生成。
PDU编码遵循ISO 11783标准。
使用PGN唯一标识符来区分不同的PDU类型。
在实际应用中，对于需要高效率传输的大量测量值，可以考虑使用多帧技术来优化传输效率。
6 结论
通过以上分析，我们成功地设计并实施了一套用于MESSystem 和 智能装备之间通讯的人类友好界面。这套界面能够提供直观易懂的人口语描述，这些描述可以被不熟悉技术细节的人员理解。这有助于降低学习曲线，使得更广泛的人群能够参与到项目中去，同时也提高了用户满意度。