[发明专利]一种基于以太网的分布式自动化生产线系统和通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动化生产线控制系统和通信方法，特别是基于工业以太网的分布式自动化生产线控制系统和通信方法。 

背景技术

自动化技术的发展使得大规模、大批量生产成为可能。为了降低成本，提高产量，越来越多的厂家引入了自动化生产线。分布式系统以其高可靠性、灵活性、开放性等特性通常被采纳为自动化生产线的设计方式。在分布式系统中，上位机系统需要对底层设备进行实时数据采集与控制，找到一种能够快速、准确的通信方法来确保通信的可靠性是保证系统能够正常运行的一个重要指标。 

由于工业以太网解决了控制系统中不同厂商设备的兼容和互操作问题，具有传输速率高、成本低廉、带宽易于扩展、灵活性高、兼容性强等诸多无可比拟的优越性，已经在工业自动化可过程控制领域中成为支柱型通信方式。因此在分布式自动化生产线系统中，采用工业以太网的通信方式能够很好地完成上位机系统和下位机系统之间的通信任务。 

对于底层设备，PLC由于其可靠性高、适应性好、接口功能强，支持以太网通信等优点在工业自动化控制领域得到了广泛的运用。为了适应以太网的通信要求，PLC出现了以太网通信CP模块和CPU自带PN口的型号，而西门子PRODAVE软件支持VB，C++等多种编程语言，它向Windows系统提供了一个DLL动态链接库，该库包含了大量基于windows系统的DLL函数供用户解决 PLC 与 PC 之间的数据交换和数据处理问题。由于用户只需调用这个动态链接库中的函数就可以方便地解决上位机与PLC采用以太网数据交互的问题。相较于传统的组态软件极大地方便了用户，有着无可比拟的优越性。 

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的问题提供一种基于以太网的分布式自动化生产线系统和通信方法，解决了大型自动化生产线工艺时限要求、高效节能、系统稳定、数据通信数据量大、实时要求高、通信距离远等技术问题，丰富了系统的功能，提高了系统整体的可靠性。 

自动化生产线系统包括用于把产品编号与生产工艺相绑定的产品信息录入系统、用于确认产品位置的产品运行扫描系统、用于成品分类归档的产品成品分拣系统、用于显示问题产品报警原因的产品问题退出系统、用于把产品送往指定工位的产品运输系统、用于存放半成品的产品中间搁置系统、用于控制现场机械操作结构的现场控制系统、用于控制整个自动化系统运作的生产调度控制系统、用于存放产品工艺和历史数据的数据管理系统、用于对整个自动化系统的状态进行监视和管理的上层管理系统、用于对产品进行工艺加工控制的二级加工系统。其特征在于：各系统之间通过工业以太网连接。 

进一步，所述上层管理系统包括系统状态监视系统、历史数据查询系统和系统参数设置系统。系统状态监视系统为装载了自动化生产线实时状态监测程序的工控机；系统参数设置系统装载了自动化生产系统参数设置程序的工控机；历史数据查询系统装载了用于查询所述据库管理系统中历史数据的自动化生产线成品数据查询程序的工控机。各系统通过工业以太网相连接，系统状态监视系统与生产调度控制系统和数据管理系统相连接；系统参数设置系统、历史数据查询系统只与数据管理系统相连。 

更进一步，所述工控机的型号均为研华IPC-610L。 

进一步，所述数据管理系统采用装载了商业数据库的服务器，为SQL Server、Oracle、DB2或Sybase，在数据量不大的情况下也可以使用轻量级的数据库： Access、Sqlite、FoxPro、PostgreSQL或MySQL。数据管理系统通过以太网与产品信息录入系统、产品成品分拣系统、产品问题退出系统、生产调度控制系统、上层管理系统相连，所列各系统通过数据库命令访问数据管理系统。 

进一步，所述产品成品分拣系统为装载了采用高级编程语言开发的产品成品分档程序的HP 303B LK079PA型电脑，通过以太网与生产调度控制系统和数据管理系统相连。 

进一步，所述产品信息录入系统为装载了采用高级编程语言开发的产品条码与工艺绑定程序的HP 303B LK079PA型电脑与用于扫描进入生产线的产品编号的Motorola Symbol LS3408型条码扫描枪，它们通过以太网数据管理系统相连。 

进一步，所述二级加工系统为装载了采用高级编程语言开发的下层设备控制程序的研华IPC-610L型工控机。系统通过以太网与生产调度控制系统相连，并调用西门子PRODAVE软件动态连接库中的函数实现与现场控制系统中的西门子 S7-300 PN/NP型PLC之间进行以太网通信。