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中厚板厂制造执行系统（MES）功能模块设计的开题报告一、研究背景和目的随着我国经济的快速发展，工业制造业是支持经济发展的主要柱之一。
中厚板是重要的工业制造品，应用领域广泛，主要包括建筑、制造、船舶等多个领域。
如何提高中厚板的生产效率和产品质量，已成为中厚板制造企业的重要问题。
传统的生产制造方式，往往会面临人工管理过程不标准、生产计划不协调、产能利用率低等问题，为了解决这些问题，企业需要借助现代信息技术，构建集成的流程管理系统，提高客户满意度，优化生产过程，打造高效、绿色、智能的制造流程。
因此，本研究旨在针对中厚板制造企业的特点，设计一套中厚板制造执行系统（MES）功能模块，以提高生产生产效率和产品质量为目的。
二、研究内容和设想1.系统需求分析根据中厚板生产过程的特点，对制造执行系统进行需求分析，确定系统的主要功能模块和特点。
2.系统设计根据需求分析结果，设计系统的功能模块，包括订单管理、生产计划管理、材料管理、生产现场监控、成品质量管理等模块，确保系统功能完整性和便捷性。
3.系统开发采用Java Web技术开发中厚板生产执行系统，实现系统的功能模块化和集成化。
4.系统测试与优化对中厚板生产执行系统进行功能测试、性能测试和安全测试，为系统的后续维护和升级打下坚实基础。
三、预期贡献和创新性本研究旨在设计开发一套适合中厚板企业的生产执行系统，优化生产制造流程，提高经济效益，增强企业竞争力，具体贡献和创新性如下：1.优化生产流程，从而提高生产效率和产品质量，减少生产成本和人工管理成本。
2.建立集成的流程管理系统，方便企业对生产流程进行管理和监控，提高生产计划的协调和执行，降低订单出错率，提高客户满意度。
3.提供多维度数据监控分析功能，对生产过程进行量化分析，找出瓶颈，优化制造流程，提高生产效率和精度。
四、研究方法和技术路线本研究主要采用文献调研、案例分析、需求分析、设计开发和测试五个步骤，技术路线如下：1. 数据库技术：MySQL，存储所有的业务数据。
钢铁厂中厚板生产线MES系统--订单进程管理系统的设计与实现的开题报告1.研究背景和意义钢铁厂中厚板生产线是钢铁行业中的重要设备之一，其生产线包括：热轧机组、热轧皮带、冷却排列、精轧机组、冷却排列、屈曲机组和切割机组等工序。
随着不断发展的钢铁市场和生产需求的提高，对于生产线进行自动化管理已经成为必要的选择，其中的MES系统（制造执行系统）目前被广泛使用。
订单进程管理系统是MES系统中的一个重要模块，负责生产订单的管理、生产进度的追踪、现场批次的分析等一系列任务。
通过订单进程管理系统，厂家能够更好地掌控生产进度，提升生产效率，降低生产成本，提高产品质量，更好地满足市场的需求。
因此，设计和实现一个钢铁厂中厚板生产线MES系统中的订单进程管理系统具有重要的现实意义和应用价值。
2.研究内容和方法本研究的主要研究内容是针对钢铁厂中厚板生产线MES系统中的订单进程管理系统进行设计和实现。
具体包括如下几个方面的内容：（1）订单信息管理：对于生产订单的管理，包括订单的创建、更新、删除等一系列操作。
（2）生产计划管理：负责生产进度的追踪和分析，采用排产算法优化生产计划，并通过模拟分析，提供一系列针对性的优化方案。
（3）现场批次分析：对于现场的批次数据进行分析处理，提供一些有价值的参考数据和意见。
（4）硬件设施管理：对于MES系统中涉及的各种硬件设施进行统一管理，确保MES系统的正常运行。
本研究采用分析、设计、编程和测试等方法，结合钢铁厂中厚板生产线实际情况和需求，设计和实现一个相对比较完善的订单进程管理系统。
3.预期成果和意义通过实际的设计和实现过程，预期可以获得如下的成果：（1）设计和实现了一个针对钢铁厂中厚板生产线MES系统中订单进程管理系统的完整架构，并完成了针对性的功能完善。
（2）通过MES系统的订单进程管理，有效地提高了生产效率，降低了生产成本，提高了产品质量。
（3）提供了一个比较完善的MES系统样例，可以为其他钢铁厂MES系统的设计和实现提供有价值的参考和借鉴。
中厚板轧制是一种金属加工过程，用于生产中等厚度的金属板材。
以下是中厚板轧制的基本原理：
原料准备：首先，选择适当的金属材料，通常是钢材，作为中厚板的原料。
原料通常以熔化并铸造成块状，称为钢坯。
预处理：在进入轧机之前，钢坯需要经过一系列的预处理步骤。
这可能包括表面清洁、去除氧化皮、加热到适当的轧制温度等。
轧制过程：中厚板轧制通常使用轧机进行。
轧机是一个大型的机械设备，由多个辊子组成。
它可以将钢坯经过多次的轧制来逐渐减小厚度并获得所需尺寸。
进料：钢坯由轧机的进料系统引入，通常由一个或多个辊子组成。
初轧：钢坯经过初轧辊子的作用，压缩和延展，厚度逐渐减小。
中间轧制：经过初轧后，钢坯进入下一组辊子进行中间轧制，继续减小厚度。
最终轧制：在中间轧制后，钢坯经过最后一组辊子进行最终轧制，获得期望的中厚板尺寸。
冷却和切割：经过轧制后，中厚板通过冷却设备降温，然后被切割成所需的长度。
后处理：轧制后的中厚板可能需要进一步的后处理，如去除边角、表面处理、退火等，以满足特定的要求和应用。
中厚板轧制过程中，轧制力的施加通过轧机的辊子和控制系统来实现。
辊子的形状和布置对于控制中厚板的尺寸和表面质量起着重要的作用。
同时，轧制温度、轧制速度和轧制力的调节也会对成品的性能产生影响。
中厚板生产中自动化控制系统的应用与优化摘要：中厚板轧制自动化系统反映了线材轧制控制的自动化程度，采用中厚板轧机自动控制系统不仅可以提高生产质量和利用率，而且可以满足特殊的控制要求。
从AGC绝对厚度控制、轧区跟踪系统和自动轧制三个方面介绍了自动控制优化的实际应用关键词“绝对ＡＧＣ”；中厚板；自动化系统钢铁行业是典型的制造生产过程包括各种钢铁工业，具有很高的针对性和渗透性。
生产过程不仅包括成本、质量和效率等市场竞争因素，还包括资源、能效和可承受性等因素，以及过程排放、环境兼容性和工业生态系统等可持续发展因素。
一、中厚板生产工艺概述轧制产品（各种钢材）作为钢铁行业长流终端技术，直接服务于各行各业。
轧钢工艺的品种和质量首先代表了钢铁行业的整体生产水平，经过检查和清理的坯料被送到铸坯车间原料跨进行切割所需的长度。
按类型、来源、钢种和生产计划储存。
推料机将一个轧制坯料一个接一个推入辊道，并将其送入加热炉；送料机将板材加热至1150-1250℃后将其推入热炉，板材通过辊子输送至轧机。
除鳞箱经过首先氧化铁皮从高压水中去除；然后进入轧机。
四辊可逆式轧机。
轧机配有锥形工作辊，用于轧制工件。
高压水去除轧制表面的氧化铁。
通用13-17次往复轧，至最终产品的尺寸，轧制后，钢板由钢板矫直机矫直，钢板矫直后由冷床冷却。
在生产过程中，钢板的加工主要包括厚度、宽度、钢板长度等物理尺寸。
为了提高轧制板材的机械性能，通常在轧机后部安装快速冷却装置，将轧制板材冷却到一定温度，以获得所需的板材性能。
厚板自动轧制系统的控制功能包括：将工件从原来的厚度、宽度和长度轧制到所需的厚度、宽度和工件长度。
快速冷却板具有良好的机械性能。
计划在该地区增加产量，以提高生产速度和生产率。
在生产过程中，操作者必须在生产过程中进行指导和控制，维修人员必须有一定的控制手段，以便于错误的处理。
二、案例分析1.AGC厚度绝对控制。
厚钢板轧机的自动控制系统采用AGC绝对厚度控制系统建立轧制宏微观跟踪平台，根据L2系统数据和自动轧制的主要功能，实现可逆自动轧制过程。
中厚板轧机全自动轧钢控制功能的在线实现吕斌发布时间：2022-03-14T14:34:22.842Z 来源：《中国科技信息》2021年11月下作者：吕斌[导读] 钢铁企业是我国经济发展的重要环节。
新疆八一钢铁股份有限公司吕斌摘要：轧钢是利用合适的加工方法，对钢坯或钢锭进行加工，将其压制成相应的形状，在轧钢过程中需要确保轧钢产品的质量、尺寸、形状等都能够满足生产要求，达到其精准度符合生产标准。
一般来说，在轧钢过程中，电气自动化系统有着较高的运行稳定性，对其精度控制也非常好，因此需要实现对电气自动化系统的合理应用，通过与轧钢系统融合，让轧钢过程更加精确，满足轧钢产品的生产需求，推进轧钢质量提升，保障企业具备较好的经济效益。
关键词：轧钢；自动化技术；应用前言随着科技的发展，自动化技术对基础生产领域的发展产生重要的影响，同时，对钢铁行业的工艺控制有着本质的提升。
目前，在国内钢铁行业，轧钢技术受科技智能化的影响，已采用智能电网控制、无人化和自动化生产。
通过智能电气自动化技术的推广，是提升我国钢铁工业重要的基本保障，工业制造及生产功能得到了极大的改善。
1轧钢技术及轧钢电气自动化技术简述1.1轧钢的定义轧钢技术是钢的生产和制作的一种形式，同时也是生产方式中最重要的一种。
钢铁生产中产生的一种特殊技术，目的是将钢从钢锭或钢坯的形状轧制成规定的形状。
它是通过轧制施加压力来操作的，主要是通过轧制压力挤压来实现的。
通常，轧钢生产要经过多次轧制、多轧机连续轧制，最终形成轧制目标产品。
轧钢技术是一种特殊的钢材加工，因为它主要是通过压力来进行的，所以该技术的工艺过程与其他需要压力的工艺有些相似，但不同之处在于该工艺中钢材的天然质量。
因为钢的内在质量在加压过程中相当稳定。
其次，它不同于其他技术的原因在于，轧钢技术最终可以生产出不同形状要求的钢，因此它可以通过各种形式的变化来满足不同的工艺需求，适应不同的使用场景，轧钢技术的有效应用可以在很大程度上提升钢材的性能。
中厚板轧制制造执行系统的设计与实现
中厚板轧制过程计算机控制系统通常采用三级结构设计。
一级为基础自动化级，二级为过程控制级，三级为生产管理级。
过程控制级（二级机）系统，亦即中厚板轧制制造执行系统MES处于厂级生产管理控制系统（三级机）和电气与仪表基础自动化系统（一级机）之间。
中厚板轧制MES是连接一级和三级系统的重要环节，它们一起协同工作实现对中厚板整个轧制过程的自动化控制。
本文建立了中厚板轧制过程MES 系统的过程处理模型，分析和构建了系统的体系结构，对其中的数据管理、信息处理和稳定的数据通信技术进行了研究。
1过程处理模型
中厚板轧制MES系统连接基础自动化级系统、人机界面（Huma nMachi ne In terface ，HMI）、生产管理级系统。
系统主要包括以下以下几个功能模块：轧制规程计算模块、冷却控制计算模块、模型自学习模块、过程跟踪调度模块以及数据管理模块等等。
该系统的过程处理模型如图1所示。
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图1中厚板轧制MES系统过程处理模型
轧制规程计算模块根据生产调度人员输入的原料数据和轧制目标等信息计算出对应的轧制规程，包括轧制总道次数、每道次相对辊缝、每道次轧制力（矩）、每道次出口厚度等等，这些数据为理论数据或经验数据。
该模块同时根据实际轧制过程中产生的数据对轧制规程进行修正。
冷却控制计算模块根据轧制参数以及控冷需求等信息计算出
对应的冷却方式，包括集管开启方式、开启数量、喷水量等，这些数据为理论数据或经验数据。
该模块同时根据轧制结束后实际的辊道速度信息及轧件温度信息等来对冷却方式进行修正。
数据管理模块对生产原料数据、轧制过程数据以及轧制规程数据等等一系列数据进行管理，实现对数据库的操作。
过程跟踪调度模块则主要是负责与数据通讯模块之间进行数据交换，对中厚板的轧制现场传回的数据（包括热金属检测仪
的信号、测厚仪的信号以及轧制过程的实时数据等等）以及人机界面系统中的信号进行过滤和处理，获取MES系统可以识别的信号和数据，以此驱动各模块协同工作。
2系统体系结构
2.1系统网络结构
中厚板轧制MES系统基于工业以太网与PLC和HMI进行数据通讯，采集实际生产中的数据并进行计算，然后将计算的结果传递给基础自动化级，参与中厚板轧制过程的控制。
系统的主要设备组成如下：加热炉过程控制服务器、轧机过程控制服务器、精整过程控制服务器以及工作站数台。
图2为该系统的网络结构图。
图2系统网络结构图
该网络结构中，服务器与前端客户机通过网上交换机进行连
接，保证了系统的可扩充性和快速性。
系统通过以太网与电气和仪表
基础自动化系统相连接并采用Tct y IP协议与之通讯，该系统也通过以太网与厂级生产管理控制系统连接。
2.2软件功能结构
中厚板轧制MES系统的管理范围从板坯切割完成一直到生成出合格中厚板，其中包括如下处理段：上料跨、加热炉、高压水除鳞、轧机、快速冷却、热矫直机矫直、冷床冷却、钢板翻版检查、圆盘剪纵剪修边、定尺剪定尺、标记、收集。
整个中厚板轧制MES系统分成两个层级：全线协调级和设备控制级。
全线协调级完成如下功能：①实现与生产管理计算机之间的通讯，生产管理级向MES系统传递所有原料数据、生产计划数据、生产要求数据，MES系统则将产品生产实绩数据、生产进度完成数据等回馈给生产管理级；②实现全线物料跟踪，包括加热炉段钢坯跟踪、轧机段轧件跟踪和精整段钢坯跟踪，目的是准追踪轧件在生产线上的实际位置，以便完成相应的设定或设备控制功能，提咼产品的控制精度；③向各设备发送轧件原料数据和轧件跟踪数据；④收集各设备的处理结果数据；⑤维护和管理生成计划数据。
中斤板轧A4MES
图3中厚板轧制MES系统功能结构图
各设备控制级部分完成如下功能：①设备的内部轧件微跟踪，定位轧件在各设备内部的准确位置；②设定值计算，轧件上线后MES 根据该轧件的主数据和生产要求，计算该轧件的生产设定值；③过程数据收集，过程数据是轧制过程中基础自动化级实测并传回给MES勺实际数据，过程数据的收集目的是对轧制规程、模型参数等等进行修正；④上报生产过程数据和生产结果数据；⑤数学模型自学习。
3关键技术
3.1数据管理
系统的数据管理采用的是Oracle数据库管理系统。
数据库编
程接1: 3采用ADO NET并通过LingToOracle或类型化的数据集，
封装对数据库的操作。
数据库按照功能以及管理范围，被分成多个部分：全线数据管理部分、加热炉部分、轧机部分、快速冷却部分、矫直以及出口段部分。
这几个部分的数据分别存放在不同的表空间中，本系统数据库
表空间包括：
COMMON存放全线共用数据。
FURNACE存放加热炉段相关数据
MILL :存放轧机段相关数据。
FAST_COOLING存放控冷段相关数据。
EXIT. -SESSION存放出口段相关数据。
例如，在MILL表空间中，即轧机段主要的数据表如表1所示
表1轧机段主要数据表及其说明
3.2报文通讯
在中厚板轧制过程自动化控制中，MES系统主要与基础自动
化级、生产管理控制级发生通讯。
基础自动化级和生产管理级与过程控制级之间通过以太网相
联，网络通讯协议采用TCF Y IP协议，网络连接采用TCF Y IP自带的应答报文机制和心跳检查机制（由中厚板轧制ME孫统在建立网络连接时设置连接的属性），以保证数据进行可靠传输，并保证网络连接的状态被正确检测。
所有数据以报文的方式传送，每个数据报文均由报文头和报文数据部分组成.如表2是原料数据报文的格式，该报文的发送方是基础自动化
级，接收方为中厚板轧制MES系统，发送时机是当有原料钢坯被堆入加热炉时。
表2原料数据报文格式
基础自动化级的数据都是PLC通过报文的方式主动发送到中厚板轧制MES系统中。
发送给基础自动化级的数据报文为生产设定数据报文，如：原料数据报文、加热炉设定报文、出炉报文、轧机每道次设定报文和冷却要求报文、快速冷却设定报文、矫直机设定报文、冷床设定报文、翻板机设定报文、圆盘剪设定报文、定尺剪设定报文
等等。
基础自动化PLC上传的报文需要被分解成数值报文和信号报文，然后再由中厚板轧制MES系统的核心程序处理。
数值报文部分：基础自动化PLC上传报文中，数值数据是以原始的二进制格式表示，数值有2字节整数型和4字节的浮点型，在提取数值数据时，首先需要进行字节码转换。
同样，在中厚板轧制MES系统在将含有数值的报文发送到PLC中时。
也需要进行字节码顺序的转换。
信号报文部分：基础自动化PLC上传的报文中，事件或设备状态以字节中的二进制位(bit)表示，判断事件发生或设备状态发生变化需要将各状态位解析出来。
在判断设备状态发生变化时，需要将当前状态和前一次的状态进行比较。
解析出来的事件或设备状态变化需要被转换成事件报文，传送给中厚板轧制MES勺核心程序。
3.3远程过程调用与共享内存
远程过程调用(RPC)是进程问通信技术之一，在ISO网络通信模式中RPC跨越了传输层和应用层。
共享内存是指多个进程可以把一段内存映射到自己的进程空间，以此来实现数据共享和传输的一种机制。
中厚板轧制MES系统的开发结合并利用了远程过程调用技术和共享内存机制的特点，大大提高了系统的开发效率和运行效率。
4结束语
中厚板的轧制是一个复杂的过程，开发中厚板轧制MES系统
是一项复杂的任务，不仅要保证系统的控制精度、计算精度，同时要
协调好基础自动化级、人机界面与过程控制系统之间的通讯关系。
中厚板轧制MES系统提升了企业中厚板生产过程控制的自动化程度，大大提
高了企业中厚板生产的精度和效率。
本文设计完成的MES系统已经成功在天津某钢厂投入运行，取得了良好的实际效果，图4为系统部分运行画面。
图4钢坯温降数据曲线管理画面。
