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现场总线技术优点探索
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。该协议涉及数据交互的一系列内容，包括交互方式、格式等。本文拟定的数据通信协议具有独立的模块性，可定制、可扩展、可移植，使得所有自动化设备能以统一方式与MES系统进行数据通信。
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。其智能化运作依赖于MES系统与智能制造设备之间高效通讯对接，以实现从生产排产到过程监控再到报警故障管理等一体化管理模式。
2 智慧工厂生产数据交互
为了实现这一目标，本文提出了一个结构分层清晰，各模块易扩张、易移植和维护的通讯方案。该方案应具有良好的集成性和应用层鲁棒性，以及更强实时性和智能化能力。
2.1 智慧工厂车间管理流程
车间管理是指对车间活动进行统一计划、组织、指挥、协调和控制的一系列工作。这包括根据订单需求安排作业，并结合实际运行状态给予调整。此外，还需要检查制造设备及其设施是否准备就绪，并根据排产情况合理安排作业任务书。
2.2 数据通信模块划分
本文设计了一个由两个独立模块组成的通讯方案，其中一个为MES与PLC之间定义了新的应用层协议，而另一个支持主流PLC通信协议，如PLCHandler或OPC-UA，以适应不同PLC设备。
3 智能制造设备状态机
本文提出的通讯方案还定义了智能设备端状态机部分，用以准确向MES传输工作状态，从而精准控制并掌握整个车间的情况。这些状态主要包括开机态、就绪态等七种，每种状态都有明确条件下转移。
4 通信协议运行流程
本通讯方案被定义用于使 MES系统与智能制造设备能够正常沟通，其运行流程同步在两者上进行。此外，该方案暂不限定物理层及数据链路层范围，只在应用层上规定具体操作步骤。
4.1 通信协议与 MES 系统交互规范
对于 MES 系统，它首先需要解析来自智能制造设备发送过来的指令，然后根据这些指令进一步处理相关操作。如果遇到异常指令，则会回复错误信息并清除相关内存空间；如果收到的应答包含异常，则会重新发送相应指令以保证后续模块顺利运行。