服装吊挂流水线与MES系统

智能生产线是实现智能制造的重要载体，主要通过构建智能化生产系统、网络化分布生产设施，实现生产过程的智能化。服装吊挂流水线数据采集系统是一套集、计算机信息处理、电子系统设计、优化算法设计、工业自动化控制技术及现代管理方法于一体的服装制造设备，也称柔性生产系统或灵活生产系统（FMS）,是提升服装生产效率和企业生产管理水平的有效工具。在服装生产中，服装吊挂流水线是服装生产的执行系统，它本身并不能实现智能化生产；而MES（ManufacturingExecution System）是一套对生产现场综合管理系统。MES用集成的思想替代原来的设备管理、质量管理、生产排程、DNC、数据采集软件等车间需要用的孤立软件系统。服装吊挂流水线（FMS）只有通过具有通信功能的云平台与MES系统对接，实现对自身工作状态的感知；具有自适应能力，能够根据作业数据进行调整；这样才能通过数据应用和工业云服务，实现企业整个业务流程的智能制造与科学运营。

一、服装吊挂流水线FMS系统

服装吊挂流水线系统是服装工业“快速反应生产技术”中的一项高科技自动化设备，其基本组成是一台主电脑、一套悬空的物体传送系统和一套含有电脑终端机的工作站（工位）。

服装吊挂系统的基本理念是将服装各部件的裁片挂在衣架上，通过一个环形传输轨道把流水线上的各个生产工作站（工位）结合起来，负载衣料的吊架按预先设置的加工方案流程，并结合生产现实际情况进行智能调整，在各个工作站（工位）之间自动传输，经传输轨道自动将衣料输送到每一个员工所在的加工工作站（工位）位置上，能大幅度地减少搬运、绑扎、折叠等的非生产时间的生产流水线，并能提前发现及解决生产过程中的瓶颈。当生产员工完成一个工序后，只需轻按控制钮，吊挂系统就自动地将衣架转送到下一个工序站。

一个最基本的吊挂系统分为：主传动系统、主轨道、进站机构与支轨道、工作站（工位）、出站机构、气动系统、控制系统、电子件和软件部分以及型材支架、储备站衣架等。每一个工作站（工位）又包括进、出站放行机构、衣架提升机构和操作终端等。其中最核心的软件部分，包括生产信息的采集、整理、分析和智能调度系统和整个吊挂系统运行所需的驱动软件。

服装吊挂流水线系统是利用单元生产模式进行服装加工。同一个工序可由多个工作站加工，一个工作站也可以加工不同的工序。服装吊挂流水线系统从整体构成来看，可分为：机械架构部分和管理控制系统两部分。机械架构从外观上可分高吊悬空式和落地式两种；管理控制系统按管理控制方式可分为：人工控制、电脑自动控制、人工与电脑控制。控制系统由上机位软件管理中心、硬件控制节点、操作终端和主轨道四部分构成。其控制系统结构见图1所示。

上位机软件是整套控制系统的“大脑”，上机位实时与终端程序进行数据交换，对数据进行保存、分析和显示，通过有效的调度算法控制每一件衣服的整个生产过程。主要是根据下位机采集反馈的数据对负载衣料的吊架进行调度，完成制衣工作站监控管理和企业生产管理，控制服装加工过程的顺利进行。同时将采集的数据进行分析，以报表形式展现给用户。上位机软件也支持跟其他信息管理软件，如：ERP、OA进行不同方式的数据对接，将整个公司信息整合起来。

上位机管理软件本质上是以数据库为基础的数据操作、分析系统。分为三大部分：管理终端、网络通信、数据库操作。上位机软件总体结构图见图2所示。

PC程控器电脑（上位机）与工作站之间是一对多的关系。工作站与信息管理系统通过串行通讯方式上下传输数据，通信系统结构框图见图3所示。PC电脑上位机以网络分布形式连接每一个工作站内的控制器，在PC电脑上位机上可实时监控到各个工作站当前产量以及其它方面的生产数据和生产故障等信息，使生产管理具有良好的可视性和可控性。

工作站控制器系统主要包括中转器和制衣工作站智能控制节点两部分，完成对各个制衣工位的控制和上下交互数据的传输。STC单片机作为整个工位控制核心，管理整个工作站及外围扩展资源的工作运行，对工作模块进行控制。其中中转器是以STC为核心实现总线通信方式的转换。控制节点以STC为核心，连接有数据采集设备和手持设备等外设。

中转器是上下通信的桥梁，负责处理所有工作站的数据。上位机下发给工作站的数据，先进入发送缓存区，再由MCU取出转换处理后下发给工位，工作站接到命令响应动作后反馈应答，应答数据也是先由MCU转换后填入接收缓存区。正常工作时，MCU实时去判断发送缓存区（TX）是否有数据，如果有数据，取出数据放入数组进行处理，再把这部分数据下发给所有工位，数据中含有工作站地址，每个工作站根据接收到的数据进行地址匹配，如果是自己的数据就按受处理并立即应答给上位机。MCU接收到工作站的应答数据后，先将数据存入数组，再将这部分数据发送到接收缓存区（RX）。中转器处理程序的流程如图4所示。

工作站接受到中转站下发的控制信号之后产生相应动作。工作站作为员工直接操作的工作平台，是吊挂流水线系统员工直接操作的部分，主要完成与上位机的信息交互，通过执行命令和发送命令对工作站的机电设备进行控制，如读卡器的信息交互，电磁阀的开关、负载电机的运转、手持设备命令控制等等。另外，手持器的控制信号及数据采集装置（RFID读卡器）所读取的RFID卡信息，也通过工作站上传中转站，再由中转站传送至PC终端。

通过RFID多种传感器的配备，可以实现精确识别和实时追踪生产线上每一个布料的加工信息和位置信息，不同的款式、不同品种的面料可以同时挂入生产线，系统会准确的将不同款式和品种的面料传送到对应的工序和工人手中，在工人和缝制设备充足的条件下，实现了一条生产线中同时对不同品种、多款式服装等产品的加工生产。

控制节点的数据采集装置要实现对RFID卡信号的采集，借助RFID读卡器的实时信息读取及记录，可以方便的实现生产信息的及时反馈和交互，从而实现整个生产流程实时监测和控制。读卡器可以读取员工上下班、工作数量、时间等信息，并传输给工作站，工作站再通过中转站传送给上位机，控制系统的信息处理分析，方便对员工工资及产品数量统计处理。

管理终端即人机交互模块，是流水线管理者可以直接操作的软件平台。管理终端可以调用网络通信、数据库操作两个模块，网络通信模块存储数据时可以对数据库模块进行操作。也就是把整个上位机管理软件从逻辑结构上划分为了3层：表示层(USL)、业务逻辑层(BLL)，数据访问层(DAL)。其管理终端功能架构如图5所示