基于MES的智慧工厂车间生产数据通信协议设计与实现李明探索多种可靠通信方案
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了生产控制中心的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数据通信的一种约定。该协议具有独立的模块性、可定制、可扩展和可移植性，使得所有自动化设备可以以统一方式接入MES系统。
1 引言
随着工业4.0时代的到来，智慧工厂作为现代化工厂信息化发展新阶段和智能工业发展方向，其核心在于通过MES系统与智能制造设备之间高效、稳定的通讯对接，以实现从生产排产、数量统计、过程监控到设备管理等一体化管理模式。然而，在实际应用中，由于不同类型和品牌的大量存在，导致通讯标准不统一，造成了 MES系统与各种智能设备之间通讯困难。
2 智慧工厂生产数据交互
为了解决上述问题，本文提出了一种新的通讯方法，即利用多种现有的网络技术（如CANbus, Ethernet/IP, OPC-UA等）结合自定义的一套应用层协议，使得不同的机器能以一种统一且标准化的方式进行通讯。这套应用层协议分为两部分，一是将来自 MES 的指令转换成适合各个机器语言并发送出去；二是接收来自各个机器传回来的状态信息，并将其解析成能够被 MES 系统理解的问题描述。
3 通信示例
例如，如果有一个大型汽车零部件加工企业，它们使用的是 CANbus 和 EtherNet/IP 两种不同的网络技术，而它们所用的 PLC 设备也是由多个供应商提供，如 Siemens S7-1200 和 Allen-Bradley ControlLogix 等。在这种情况下，我们需要一个可以兼容这两个不同网络技术以及这些PLC设备的一个消息格式，这样就可以让任何支持这些消息格式的一台计算机都能读取或写入任何支持这些消息格式的一台PLC。如果我们再增加一些更先进的小型嵌入式处理单元，那么我们还需要确保它们也能理解这个消息格式，从而能够无缝地集成到整个网络中。
4 通信测试结果分析
通过对以上提到的每一种场景进行模拟测试，我们发现采用这种混合模型后，不仅提高了整体工作效率，而且减少了由于软件或硬件差异带来的故障发生频率。此外，这样的设计也使得当出现新的需求时，可以很容易地添加更多功能，而不会影响现有的工作流程。因此，本研究为未来推广使用类似体系结构提供了实践性的参考案例。
