一.背景

在新基建的浪潮下，企業(yè)的自動化水平程度不斷提升，企業(yè)的生產(chǎn)裝置設(shè)備從手工、半自動等狀態(tài)逐步向全自動生產(chǎn)裝置升級。從企業(yè)的管理角度來說，要打通生產(chǎn)管理與車間自動化信息流。不僅要將生產(chǎn)指令要求下發(fā)至生產(chǎn)線自動化設(shè)備，還需要自動采集實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并對自動化設(shè)備進(jìn)行監(jiān)管及過程數(shù)據(jù)的分析。

所以，企業(yè)在建設(shè)MES系統(tǒng)時，需要考慮與自動化的深度集成。但企業(yè)的自動化產(chǎn)線設(shè)備往往會涉及到多個廠商、不同型號的自動化系統(tǒng)，因此MES的集成能力及穩(wěn)定性對生產(chǎn)運營管理至關(guān)重要。

二.西門子數(shù)字化解決方案

西門子OpcenterEXPR是適用于食品飲料及流程行業(yè)的MES套件，除滿足其行業(yè)生產(chǎn)業(yè)務(wù)特點外，還有強大的自動化集成能力。該MES系統(tǒng)與自動化控制系統(tǒng)可以深度集成，實現(xiàn)從生產(chǎn)工單的下發(fā)，至生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的自動采集，再到自動化設(shè)備的監(jiān)控和分析，實現(xiàn)了ERP層、MES層、過程控制層的縱向閉環(huán)貫通。

西門子自動化控制系統(tǒng)在全球具有大量的應(yīng)用和部署，西門子Opcenter EXPR在與西門子自己的自動化控制系統(tǒng)集成具有天然的優(yōu)勢。不論是西門子的PLC控制系統(tǒng)，還是西門子的Wincc系統(tǒng)，以及西門子的批量配方控制系統(tǒng)（SIMATIC BATCH）等，都能夠?qū)崿F(xiàn)無縫的集成。同時西門子的Opcenter EXPR產(chǎn)品具有內(nèi)置化的配置工具和通訊通道，確保系統(tǒng)間集成穩(wěn)定和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽俊?/p>

與Batch系統(tǒng)集成

食品飲料及流程行業(yè)中，大部分生產(chǎn)流程是按照批量配方式生產(chǎn)模式。很多企業(yè)也建設(shè)了批處理控制系統(tǒng)。這里重點介紹西門子MES與西門子批量配方控制系統(tǒng)（SIMATIC BATCH）集成的能力。當(dāng)過程控制系統(tǒng)有SIMATIC BATCH時候，Opcenter EXPR就直接與該系統(tǒng)對接，至于底層的過程控制由SIMATIC BATCH負(fù)責(zé)執(zhí)行。所以，Opcenter EXPR就通過如下方式來與控制系統(tǒng)實現(xiàn)同步。

西門子OpcenterEXPR系統(tǒng)通過批次任務(wù)來關(guān)聯(lián)一種特定類型的自動化任務(wù)，可讀取和設(shè)置SIMATICBATCH主配方及其參數(shù)。OpcenterEXPR可讓管理西門子批次任務(wù)及其參數(shù)，以便執(zhí)行SIMATIC BATCH主配方。為了保證配方保密性，OpcenterEXPR 提供專門的連接器SITBIL實現(xiàn)與SIMATICBATCH集成，確保生產(chǎn)工藝參數(shù)及配方的保密性。

另外，系統(tǒng)通過建立信號觸發(fā)機制，使Opcenter EXPR和SIMATIC BATCH可以互相監(jiān)測當(dāng)前狀態(tài)和執(zhí)行結(jié)果，實現(xiàn)現(xiàn)場操作、中控室以及管理層的信息實時同步

與Wincc系統(tǒng)集成

Wincc系統(tǒng)目前也是食品飲料行業(yè)比較常見的集成對象，西門子OpcenterEXPR也有專門針對Wincc上位機的集成交互。Opcenter EXPR通過OPC UA（Unified Architecture，統(tǒng)一架構(gòu)）來進(jìn)行集成。OPCUA是下一代OPC標(biāo)準(zhǔn)，通過提供一個完整的，安全和可靠的跨平臺的架構(gòu)，以獲取實時和歷史數(shù)據(jù)。

Opcenter EXPR 通過OPC UA與西門子Wincc上位機進(jìn)行集成，實現(xiàn)生產(chǎn)工單從MES系統(tǒng)下發(fā)至Wincc系統(tǒng)。Wincc系統(tǒng)接收到生產(chǎn)工單后，跟進(jìn)實際工況進(jìn)行生產(chǎn)工單的執(zhí)行確認(rèn)，生產(chǎn)執(zhí)行過程中參數(shù)同步至MES系統(tǒng)中。

與PLC系統(tǒng)集成

也有部分企業(yè)的產(chǎn)線設(shè)備沒有Wincc或上位機系統(tǒng)，OPcenter EXPR可以直接與PLC系統(tǒng)進(jìn)行集成。如果是西門子S7系列的控制系統(tǒng)可以直接與Opcenter EXPR進(jìn)行鏈接。其他PLC系統(tǒng)可以通過OPC UA的方式與OPcenterEXPR進(jìn)行集成。針對不同的控制系統(tǒng)，OpcenterEXPR提供不同的功能組件與其集成，對于PLC部分，通過自動化網(wǎng)關(guān)這個功能組件。

西門子Opcenter EXPR自動化網(wǎng)關(guān)具有完整的配置化界面，快速鏈接需要集成的PLC信息。對于產(chǎn)品較多的情況下，也可以根據(jù)管理需求進(jìn)行分組，按照不同的自動化通道來管理與MES集成的PLC。

三.方案優(yōu)勢

綜上所述，西門子Opcenter EXPR與自動化控制系統(tǒng)可以進(jìn)行深度的集成，通過這種深度集成大大提高了生產(chǎn)執(zhí)行效率和生產(chǎn)業(yè)務(wù)的協(xié)同，也為生產(chǎn)執(zhí)行過程的透明化和實時化的管理奠定基礎(chǔ)。西門子OpcenterEXPR與自動化控制系統(tǒng)深度集成優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

? 西門子Opcenter EXPR與西門子的控制系統(tǒng)（如SIMATIC BATCH、Wincc、S7）有專門的集成通道和加密工具，確保系統(tǒng)集成可靠、穩(wěn)定。

? 西門子Opcenter EXPR 采用主流的通訊協(xié)議OPC UA，實現(xiàn)與過程控制系統(tǒng)的集成，可以具有很好的擴展性和維護(hù)性。

? 西門子Opcenter EXPR具有自動化網(wǎng)關(guān)應(yīng)用程序，不僅可以方便管理和維護(hù)與控制系統(tǒng)的集成接口，而且可以對不同車間和產(chǎn)線的控制系統(tǒng)進(jìn)行分組管理。

? 西門子Opcenter EXPR可以下發(fā)工單信息至過程控制系統(tǒng)，并可以自動采集生產(chǎn)過程及執(zhí)行結(jié)果信息，實現(xiàn)MES與控制系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)閉環(huán)。

審核編輯：劉清