一种MES所需加工现场数据的采集处理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种MES所需加工现场数据的采集处理系统及方法，该系统包括数据采集模块、通信模块、数据处理模块、数据存储模块和显示模块。所述数据采集模块对底层数据进行采集；通信模块通过局域网，利用Web Service及Socket技术实现服务器与客户端的信息交互，数据传输格式采用Protocol Buffer；数据处理模块对采集到的底层数据进行处理并将其传送至数据存储模块或显示模块；数据存储模块存储固定数据以及需要存储的经数据处理模块处理后的底层数据；显示模块对数据存储模块中存储的数据、设备故障报警信息以及加工设备运行状态信息进行显示。本发明专利技术能兼容异构生产设备、对所需加工现场数据实时高效采集、处理，有效提高了加工现场的生产效率及工件的加工质量。

A Data Acquisition and Processing System and Method for MES Processing Site

The invention discloses a data acquisition and processing system and method for processing field data required by MES, which includes data acquisition module, communication module, data processing module, data storage module and display module. The data acquisition module collects the underlying data; the communication module uses Web Service and Socket technology to realize the information interaction between server and client through LAN, and the data transmission format adopts Protocol Buffer; the data processing module processes the collected underlying data and transmits it to the data storage module. Or display module; data storage module stores fixed data and underlying data which need to be stored after data processing module processing; display module displays data stored in data storage module, equipment failure alarm information and operation status information of processing equipment. The invention can be compatible with heterogeneous production equipment, collect and process the data of the required processing field in real time and efficiently, and effectively improve the production efficiency of the processing field and the processing quality of the workpiece.

【技术实现步骤摘要】
一种MES所需加工现场数据的采集处理系统及方法
本专利技术属于离散制造业数据的采集及处理
，特别是一种MES所需加工现场数据的采集处理系统及方法。
技术介绍
目前，离散制造业多为小批量、多品种加工，这种生产模式管理困难，尤其是基础零件制造车间，其零件种类多、规格多、工艺流程差异大，生产效率难以提高。虽然一些离散型企业已经使用ERP等资源管理软件，但依然无法满足对生产过程的实时监控、对资源管理的实时调整等需求，由此，出现了更加关注制造执行层的MES系统。由于经济实力、历史条件等多方面的因素影响，各离散型企业的普通机床、数控机床等多种加工设备并存，这使得企业在运用MES的过程中遇到了很大困难。异构设备的数据采集困难、MES所需的实时生产信息难以获取等问题制约着企业信息化的进程。现有MES所需加工现场数据的采集系统存在以下缺陷：(1)可采集的设备对象类型过于单一，往往需要针对特定类型及数控系统的加工设备进行定制化设计，系统兼容性差；例如申请号CN201610112962.5的专利技术公开了一种基于FOCAS的数控机床数据采集和管理系统及其办法，其是通过网络并利用FOCAS协议与数控系统进行通信，采集数据、时间标定、计算进给系统摩擦力，为机床可靠性设计提供依据。该方案不足之处在于其适用范围仅局限于0i及以上且配备有快速以太网板或数据服务器板的FANUC系统，无法实现整个车间的信息化与网络化。(2)采用XML或JSON作为数据传输格式，而对于加工设备多、数据传输量较大的系统，这两种数据传输格式传输速度慢、数据量体积过大。因此，研发一种兼容性好、传输速度快的加工现场数据的采集及处理系统，对有效提高制造车间的生产效率具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种MES所需加工现场数据的采集及处理系统，实现实时获取加工现场数据信息，有效提高制造车间的生产效率。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种MES所需加工现场数据的采集及处理系统，包括数据采集模块、通信模块、数据处理模块、数据存储模块和显示模块；所述数据采集模块通过所述通信模块与所述数据处理模块相连，所述数据处理模块与数据存储模块相连，同时与所述显示模块相连；所述数据采集模块，用于对底层数据进行采集；所述通信模块，用于实现服务器与客户端间的信息交互；所述数据处理模块，用于对所述数据采集模块采集到的底层数据进行处理，并将处理后的底层数据传送至所述数据存储模块或所述显示模块；还用于提取所述数据存储模块中的数据，并传送至所述显示模块；所述数据存储模块，用于存储固定数据以及需要存储的经数据处理模块处理后的底层数据；所述显示模块，用于对所述数据存储模块中存储的数据、设备故障报警信息以及加工设备运行状态信息进行显示。进一步地，所述数据采集模块包括现场工序数据采集模块、设备故障报警数据采集模块、加工设备运行状态数据采集模块。进一步地，所述通信模块通过局域网，利用WebService及Socket技术实现服务器与客户端间的信息交互；其中利用Socket进行信息交互过程中，数据传输格式采用ProtocolBuffer。进一步地，所述数据处理模块根据数据采集模块所采集到的底层数据的类型，对不同类型的底层数据进行不同的处理和传送。进一步地，基于MES所需加工现场数据的采集处理系统的MES所需加工现场数据的采集处理方法，包括以下步骤：步骤1、数据采集模块对底层数据进行采集；其中数据采集模块包括现场工序数据采集模块、设备故障报警数据采集模块、加工设备运行状态数据采集模块；底层数据包括三种类型的数据，分别为现场工序数据、设备故障报警数据、加工设备运行状态数据；步骤2、通信模块通过局域网，利用WebService及Socket技术将步骤1采集到的底层数据传送给数据处理模块；其中利用Socket进行数据传输时，数据格式采用ProtocolBuffer；步骤3、根据底层数据的类型，数据处理模块对不同类型的底层数据进行不同的处理和传送；步骤4、数据存储模块对需要存储的经数据处理模块处理后的底层数据和固定数据进行存储，显示模块对数据存储模块中存储的数据、设备故障报警信息以及加工设备运行状态信息进行显示；其中固定数据包括登陆账号、设备信息。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：(1)本专利技术可以采集异构机床加工设备的运行状态，满足离散型企业对异构设备监控的需求；(2)本专利技术中数据传输的格式采用ProtocolBuffer，其传输速度快、传输数据体积小；(3)本专利技术能够对现场工序数据、设备故障报警数据、加工设备运行状态数据进行实时高效的采集，并快速处理，提高了加工现场的生产效率及工件的质量。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。附图说明图1为本专利技术系统组成示意图。图2为本专利技术方法的流程图。图3为本专利技术数据采集模块中针对各种类型机床加工设备的生产数据采集方案示意图。图4为本专利技术数据采集模块中加工设备的运行状态数据采集模块原理图。图5为本专利技术数据通信模块中客户端向服务器发送ProtocolBuffer格式数据的流程图。图6为本专利技术数据传输方式示意图。具体实施方式结合图1，本专利技术一种MES所需加工现场数据的采集及处理系统，包括数据采集模块、通信模块、数据处理模块、数据存储模块和显示模块。数据采集模块通过通信模块与数据处理模块相连，数据处理模块与数据存储模块相连，同时与显示模块相连。数据采集模块，用于对底层数据进行采集。底层数据包括三种类型的数据，分别为现场工序数据、设备故障报警数据、加工设备运行状态数据。数据采集模块包括现场工序数据采集模块、设备故障报警数据采集模块、加工设备运行状态数据采集模块，其中，现场工序数据采集模块，用于采集现场工序数据；现场工序数据包括工件名称、工序号、开工时间、完工时间；设备故障报警数据采集模块，用于采集设备故障报警数据；设备故障报警数据包括机床名称、故障开始时间、故障持续时间、故障结束时间；加工设备运行状态数据采集模块，用于采集各种类型机床加工设备的运行状；加工设备的运行状态数据包括机床的主轴转速、主轴负载、开/关机时间、设备功率、加工效率以及机床运行过程中产生的开关量、模拟量、数字量。加工设备运行状态数据采集模块包括传感器模块、光耦隔离模块、ARM处理器、WIFI无线传输模块；其中传感器模块包括霍尔电流变送器、编码器、中间继电器。通信模块，用于实现服务器与客户端间的信息交互；具体为：通信模块通过局域网，利用WebService及Socket技术实现服务器与客户端间的信息交互；其中利用Socket进行信息交互过程中，数据传输格式采用ProtocolBuffer。数据处理模块，用于对数据采集模块采集到的底层数据进行处理，并将处理后的底层数据传送至数据存储模块或显示模块；还用于提取数据存储模块中的数据，并传送至显示模块。其中，对数据采集模块采集到的底层数据进行处理和传送，具体为：根据数据采集模块所采集到的底层数据的类型，对不同类型的底层数据进行不同的处理和传送：针对现场工序数据，数据处理模块对现场工序数据进行反序列化，并将反序列化后的现场工序数据传送至数据存储模块；针对设备故障报警数据，数据处理模块将设备故障报警数据传送至显示模块；针对加工设备运行状态数据，数据处理模块对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MES所需加工现场数据的采集处理系统，其特征在于，包括数据采集模块、通信模块、数据处理模块、数据存储模块和显示模块；所述数据采集模块通过通信模块与数据处理模块相连，数据处理模块与数据存储模块和显示模块相连；所述数据采集模块，用于对底层数据进行采集；所述通信模块，用于实现服务器与客户端间的信息交互；所述数据处理模块，用于对所述数据采集模块采集到的底层数据进行处理，并将处理后的底层数据传送至数据存储模块或显示模块；该模块还用于提取数据存储模块中的数据，并传送至显示模块进行显示；所述数据存储模块，用于存储固定数据以及需要存储的经数据处理模块处理后的底层数据；所述显示模块，用于对所述数据存储模块中存储的数据、设备故障报警信息以及加工设备运行状态信息进行显示。

【技术特征摘要】
1.一种MES所需加工现场数据的采集处理系统，其特征在于，包括数据采集模块、通信模块、数据处理模块、数据存储模块和显示模块；所述数据采集模块通过通信模块与数据处理模块相连，数据处理模块与数据存储模块和显示模块相连；所述数据采集模块，用于对底层数据进行采集；所述通信模块，用于实现服务器与客户端间的信息交互；所述数据处理模块，用于对所述数据采集模块采集到的底层数据进行处理，并将处理后的底层数据传送至数据存储模块或显示模块；该模块还用于提取数据存储模块中的数据，并传送至显示模块进行显示；所述数据存储模块，用于存储固定数据以及需要存储的经数据处理模块处理后的底层数据；所述显示模块，用于对所述数据存储模块中存储的数据、设备故障报警信息以及加工设备运行状态信息进行显示。2.根据权利要求1所述的MES所需加工现场数据的采集及处理系统，其特征在于，所述数据采集模块包括现场工序数据采集模块、设备故障报警数据采集模块、加工设备运行状态数据采集模块。3.根据权利要求2所述的MES所需加工现场数据的采集及处理系统，其特征在于，所述现场工序数据采集模块，用于采集现场工序数据；所述现场工序数据包括工件名称、工序号、开工时间、完工时间；所述设备故障报警数据采集模块，用于采集设备故障报警数据；所述设备故障报警数据包括机床名称、故障开始时间、故障持续时间、故障结束时间；所述加工设备运行状态数据采集模块，用于采集加工设备的运行状态数据；所述加工设备为各种类型的机床；所述加工设备的运行状态数据包括机床的主轴转速、主轴负载、开/关机时间、设备功率、加工效率以及机床运行过程中产生的开关量、模拟量、数字量。4.根据权利要求2所述的MES所需加工现场数据的采集及处理系统，其特征在于，所述加工设备运行状态数据采集模块包括传感器模块、光耦隔离模块、ARM处理器、WIFI无线传输模块；其中传感器模块包括霍尔电流变送器、编码器、中间继电器。5.根据权利要求1或2所述的MES所需加工现场数据的采集及处理系统，其特征在于，所述底层数据包括三种类型的数据，分别为现场工序数据、设备故障报警数据、加工设备运行状态数据。6.根据权利要求5所述的MES所需加工现场数据的采集及处理系统，其特征在于，所述数据处理模块用于对所述数据采集模块采集到的底层数据进行处理，并将处理后的底层数据传送至所述数据存储模块或所述显示模块，具体为：所述数据处理模块根据数据采集模块所采集到的底层数据的类型，对不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆宝春，徐小亮，张均利，张卫，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32