MES在汽车制造中的应用之架构篇（一）
MES作为车间现场的执行系统，对稳定性、可靠性提出了很高的要求。这部分将介绍汽车制造MES的典型架构，并通过康明斯、福特、沃尔沃的案例予以分析说明。此外，还介绍了业内广泛使用的Kepware OPC系列产品。另外，还基于作者实践，介绍了IT PLC的应用及松耦合的设计。
基础架构
MES是大型的应用系统，其特点是：
1) 实时性高，通常客户端的响应时间在1~5秒内，和PLC通信的响应时间在1~2秒。
2) 功能复杂，包含了计划、生产、工艺、质量、设备等诸多业务模块，逻辑较复杂。
3) 稳定性高，通常会要求达到99.5%以上的在线率，不然会影响现场生产。
4) 和外部系统(如ERP/PLM/WMS)有较多数据交互。
因此，为了保证MES系统稳定、可靠运行，需要通过系统架构设计予以保障。
图2.3-1显示了MES系统的典型架构关系。
图3.1-1 MES系统基础架构
1)业务模型的定义。
2)工艺路线的定义。
3)业务逻辑的处理。
4)对于输入、输出数据的处理。
5)数据的类型转换、格式转换。
6)计划任务的处理。
7)OPC客户端，用于和OPC服务器通信。
8)MQ客户端，用于和MQ服务器通信。
9)DB客户端，用于执行数据库读写。
通常应用服务器会采用Cluster机制进行冗余处理，以提供高可用性。
数据库用于存储和备份数据，通常采用Oracle/MSSQL等大型成熟关系型数据库。
数据库通常会划分成生产数据库和历史数据库。
生产库用于实时业务处理，通常只存储较近一段时间如3个月以内的数据。生产库采用DataGuard等技术提供冗余支持。
历史数据库会存储所有的历史数据，数据量大，通常用于报表输出。
因此我们可以在应用服务器上执行实时数据查询，而通过报表服务器执行历史数据统计分析。
网络服务器主要用于处理客户端的输入输出，主要功能有：
1)图形界面展示。
2)采集用户输入数据。
3)对用户键盘、鼠标操作的响应。
4)本地脚本处理。
5)本地DLL调用，如.NET框架支持调用本地OPC客户端，从而实现分布式OPC通信。
通常网络服务器会采用Network Load Balance实现负载均衡，以支撑客户端高并发。
由于MES系统中注册的打印机主要以网络打印机为主，因此还需要部署专用打印机服务器以驱动所有的网络打印机。
MES和PLC的通信，目前还是以OPC作为主流的形式。
OPC是一个中间件平台，安装对应的驱动后，OPC服务器能够将PLC数据块中存储的数据映射成内存变量，OPC变量在形式上和普通的IT变量没有区别。
目前应用较广泛的是Kepware OPC Server，其价格较低，提供了几乎所有主流PLC的驱动，此外还有一些功能强大的插件，如IoT Gateway能够将OPC变量封装成Web Service进行调用。
MES和PLC通信的耦合性、实时性都较强，如PLC的扫描周期一般为50~100ms，而OPC的扫描周期通常设置为250~1000ms。
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