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两种常见现场总线技术应用
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。该协议涉及到一系列数据交互内容，包括数据交互方式、数据交互格式等。本文拟定的数据通信协议连接了生产控制中心的MES制造执行系统与智慧工厂内的智能制造终端，是用来实现MES系统与智慧工厂内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，能定制，可扩展，可移植，以使得所有自动化设备以统一方式进行和MES系统进行数据通信。
1 引言
现代化工厂信息化发展进入了一个新的阶段，这就是所谓的“智慧工厂”。这种模式是通过结合MES（Manufacturing execution system；后简称为 MES 系统）和智能制造设备来实现从生产排产、数量统计、过程监控、报警故障管理到设备智能化管理等一体化管理。这样可以确保能够清晰地掌握整个流程，并且提高工作效率。
2 智慧工厂生产车间管理流程
为了保证高效运作，每个作业都必须遵循 MES 发送指令。在接收到新订单后,MES 会根据订单需求和当前运行状态安排作业任务书给相应设备。此外，在原材料采购质检期间，不同仓库会对是否有足够原材料进行分析汇总，并通知相关部门做好准备工作。
3 数据传输框图
在这套体系中，所有自动化设备需要稳定可靠地向 MES 系统发送实时监控参数，同时也需要接受来自 MES 的下达指令，如首件确认或其他调整要求。这就要求一种稳定的通讯机制来维持这些交流。
4 数据通信模块划分
为了建立这样的通讯机制，本文提出了一个模块化层次结构，其中包含两个主要部分：第一部分是用于 MES 与 PLC 之间传递命令的地方；第二部分则支持各种主流 PLC 通信标准，如PLCHandler或OPC-UA，以适应不同类型硬件设备。这些不同的通讯标准被定义为独立模块，使得它们可以轻松集成并升级以适应不断变化的人口需求。
5 智能制造设备状态机
每台智能加工机械都有七个主要状态，它们分别是开机态、就绪态、运行态、挂起态、报警态、睡眠态以及停机态。在这个模型中，每台机械都被赋予了明确其当前状态并响应 MES 指令能力，从而允许更精细和高效的资源调度和操作优先级设置。
6 通信协议运行流程
这个方案将在两边同步运行——既是在 MES 端，也是在每个单独的小型加工单元上——以确保无论何时何地，都能提供即时反馈并保持良好的实时性能。具体来说，它包括六个关键步骤：解析指令处理排产信息更新参数读取实时报告错误处理以及完成任务结束后清理残留文件等。如果发现任何异常都会立即采取措施修正问题或者重新发送消息直至正确无误的情况出现。