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现场总线技术及其应用案例分析
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能够以统一方式与MES系统进行数据通信。
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通讯对接，实现从生产排产到过程监控、报警管理等一体化管理模式，从而提高生产流程效率并降低人为干预。
图1 智慧工厂数据传输框图
根据图1所示，数据通信协议是连接MES系统与智能设备终端之间通信的纽带，可以实现任务书及排产指令下达以及响应验证，以及实时数据上传及响应验证。
2 智慧工厂生产数据交互
为了确保高效稳定的工作状态，本文提出的网络结构需要分层清晰，并且各个模块间必须有明确交互，以便于后期扩展和维护。同时，这些模块应该具备良好的实时性和鲁棒性，以适应各种复杂环境下的运作需求。
3 智能制造设备状态机
本文定义了七种主要状态（开机态、就绪态、运行态、挂起态、报警态、睡眠态和停机态）用于描述每台智能设备当前工作状况，并详细描述了这些状态如何相互转换。这样可以使得 MES 系统准确地掌握整个车间中的每台设备的情况，从而进行精准控制。
4 通信协议运行流程
本文提出的通讯协议被定义用于同步运行在 MES 系统端和智能制造设备端上。具体来说，它会处理包括指令解析、高级排产信息下达、中级操作参数处理以及低级实时操作报告等六个主要部分。在实际应用中，这些步骤将按照如图4所示主循环顺序进行，其中包含异常指令检测并重发功能，以保证正确无误地完成所有必要任务。
5 结论
总结来说，本文提出了一种新的基于 MES 的智慧 工廠車間生產數據通訊協議，该協議為實現製造執行系統與車間內自動化設備之間數據交流提供了一個有效且高效的人機界面。此外，這種協議也支持異構環境之間進行無缝對接，並且通過其高度標準化設計，使得它適合於不同企業的大型規劃應用。此外，由於它具有獨立模組設計，因此它可以輕鬆擴展以滿足未來技術進步或特定商業需求。