第三章 ACE 通信協(xié)議的提出和在MES 數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用
在工業(yè)生產(chǎn)線中，MES 是連接企業(yè)信息管理系統(tǒng)和底層設(shè)備的控制系統(tǒng)的橋梁，起著承上啟下的作用（如圖3-1），而在MES 系統(tǒng)向底層設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的時(shí)候，就碰到了數(shù)據(jù)來(lái)源不統(tǒng)一，設(shè)備提供的數(shù)據(jù)格式不一致的問(wèn)題，為了解決這個(gè)問(wèn)題，在仔細(xì)分析過(guò)各種解決方案的優(yōu)劣之后，采用了工業(yè)以太網(wǎng)的通信方式，以此為基礎(chǔ)在設(shè)備之間建立起通信并在設(shè)備層之間建立一個(gè)局部控制層（EI 層），使設(shè)備群可以有部分調(diào)控生產(chǎn)能力，達(dá)到設(shè)備集成的目的。
圖3-1 MES 在生產(chǎn)線信息管理系統(tǒng)中的角色
3.1 液晶生產(chǎn)環(huán)境中實(shí)施MES 所碰到的數(shù)據(jù)采集問(wèn)題
液晶生產(chǎn)環(huán)境的控制系統(tǒng)是一條電子制造型企業(yè)的車間執(zhí)行系統(tǒng)，整個(gè)生產(chǎn)線涉及三個(gè)車間，物料30 余種，工序15 道，是一條很復(fù)雜的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)。該生產(chǎn)線底層采用十幾個(gè)廠商所提供的約二十多類設(shè)備，約存在著五種通信制式。
數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中，底層的生產(chǎn)設(shè)備會(huì)采用不同的廠商，盡管當(dāng)前有很多統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，但是仍然會(huì)有不同的通訊制式，其中有設(shè)備之間的SECS 協(xié)議（一種SEMI基準(zhǔn)的RS-232C 通信協(xié)議）、TTY 模式通訊（提供無(wú)序的RS-232C 傳輸模式）、TCP/IP協(xié)議通訊等，也有Netware serve 與Gateway 之間的IPX 協(xié)議，各子網(wǎng)段之間用到的UDP/IP 協(xié)議，還有其他的應(yīng)用用到的ICMP,SNMP 等協(xié)議，各個(gè)協(xié)議之間的通訊如不能統(tǒng)一，將無(wú)法相互進(jìn)行通訊(見(jiàn)圖3-2)。
底層設(shè)備的格式不一致導(dǎo)致無(wú)法將數(shù)據(jù)格式傳入MES 系統(tǒng)，而如果現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)無(wú)法采集到MES 系統(tǒng)中，系統(tǒng)就無(wú)法對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的情況進(jìn)行了解掌握，不能夠通過(guò)系統(tǒng)對(duì)設(shè)備工藝流程進(jìn)行控制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)MES 的數(shù)據(jù)分析等高級(jí)應(yīng)用了，因此，如何將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種數(shù)據(jù)采集到MES 系統(tǒng)中，是MES與底層設(shè)備通訊需要解決的首要問(wèn)題。
圖3-2 MES 系統(tǒng)中所用到的協(xié)議
3.2 數(shù)據(jù)采集中通信方案的比較
對(duì)于底層通信，在體系構(gòu)建之初，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員就對(duì)MES 與底層設(shè)備之間的通信制式問(wèn)題存在著多種建議，其中，主要存在著兩種解決方案：采用傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線機(jī)制和采用新興的Ethernet 通信機(jī)制。
3.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)方案
對(duì)于傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線解決方案來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是通過(guò)數(shù)據(jù)電路將分布在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)終端設(shè)備與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、交換、存儲(chǔ)和處理的系統(tǒng)，比較典型的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)終端設(shè)備、數(shù)據(jù)電路接口轉(zhuǎn)換設(shè)備、數(shù)據(jù)電路、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)幾部分組成，如圖3-3 所示。
圖3-3 傳統(tǒng)總線機(jī)制示意圖
液晶工藝生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)有著很復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其通信協(xié)議也是五花八門，而MES所使用的上層通信協(xié)議一般為計(jì)算機(jī)之間的以太網(wǎng)協(xié)議，這就意味著如果采用傳統(tǒng)的總線結(jié)構(gòu)，需要在設(shè)備的信號(hào)輸出接口處外接數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備，以用來(lái)統(tǒng)一傳輸方式，同時(shí)在接入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之前，也需要進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)制式的轉(zhuǎn)變，變?yōu)镸ES 系統(tǒng)可以識(shí)別的以太網(wǎng)制式的數(shù)據(jù)。這樣的好處是可以利用現(xiàn)成的總線技術(shù)；設(shè)備內(nèi)部總線和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部總線也有著比較成熟的技術(shù)；有現(xiàn)成的接口模塊可以使用；同時(shí)總線機(jī)制豐富的接口模塊和接口軟件也為數(shù)據(jù)的采集清理工作提供了很大的便利。但是使用傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的缺陷也是顯而易見(jiàn)的：由于總線機(jī)制標(biāo)準(zhǔn)繁多，各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之間無(wú)法進(jìn)行直接的數(shù)據(jù)傳輸，需要通過(guò)一定的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接裝置進(jìn)行；每個(gè)設(shè)備廠商的標(biāo)準(zhǔn)不一致，或者有一些支持工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用的廠商干脆就取消傳統(tǒng)的RS232 等總線傳輸接口而直接采用以太網(wǎng)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸；不同的機(jī)制對(duì)傳輸線纜的要求也不一樣，造成通信系統(tǒng)的復(fù)雜度增高，可能引起系統(tǒng)故障點(diǎn)增多。
3.2.2 工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)方案
由于液晶制造設(shè)備在配備傳統(tǒng)的總線接口模塊的同時(shí)，基本都配有以太網(wǎng)輸入/輸出模塊，因此采用以太網(wǎng)方式傳輸成為當(dāng)時(shí)的另一個(gè)選擇，在物理上，以太網(wǎng)可以直接通過(guò)線纜通過(guò)集線器/交換機(jī)/路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各個(gè)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，如圖3-4 所示。
圖3-4 以太網(wǎng)在MES 傳輸中的示意圖
這種解決方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有傳統(tǒng)總線在設(shè)備和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的多種接口，由于采用了通用的傳輸協(xié)議，也不需要像現(xiàn)場(chǎng)總線那樣對(duì)應(yīng)于每種傳輸方式需要鋪設(shè)相互不能兼容的線纜，這樣給后期維護(hù)帶來(lái)了很大的便利。而以太網(wǎng)的快速傳輸性能保證了系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間相對(duì)于傳統(tǒng)總線機(jī)制將大大減小，隨著網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造工藝和性能的不斷提高，這種優(yōu)點(diǎn)在大型分布式生產(chǎn)線中尤為明顯。液晶生產(chǎn)線由于有一個(gè)車間為全自動(dòng)化車間，及時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)成為該生產(chǎn)線能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)最基本要求。
當(dāng)然，由于以太網(wǎng)開(kāi)發(fā)之初的目的并不是用于解決工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)通信問(wèn)題的，因此工業(yè)以太網(wǎng)在液晶生產(chǎn)的應(yīng)用上有一些先天不足，最主要的問(wèn)題有兩個(gè)方面，一個(gè)是由于以太網(wǎng)協(xié)議研究之初沒(méi)有考慮到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)惡劣的生產(chǎn)環(huán)境，因此耐溫、抗壓、抗電磁輻射使得以太網(wǎng)的可靠性變低，第二，以太網(wǎng)的重傳機(jī)制使得在網(wǎng)絡(luò)擁堵的情況下，數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性大大降低。但是仔細(xì)分析這些不足，都可以通過(guò)一些機(jī)制或方式來(lái)避免，可靠性差的問(wèn)題可以通過(guò)安裝屏蔽橋架來(lái)實(shí)現(xiàn)，而重傳機(jī)制導(dǎo)致的延時(shí)問(wèn)題，除了增加帶寬減少碰撞幾率外，可以采用以太網(wǎng)新技術(shù)中的劃分子網(wǎng)和VLAN 的方式來(lái)細(xì)分沖突域，使得數(shù)據(jù)碰撞的幾率進(jìn)一步減小。
3.2.3 方案選擇及優(yōu)化
通過(guò)對(duì)兩種方案的比較論證我們可以看出，選擇工業(yè)以太網(wǎng)作為MES 數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)幕A(chǔ)網(wǎng)絡(luò)具有更好的效果，工業(yè)以太網(wǎng)可以在方便MES 與底層設(shè)備之間通信的同時(shí)，對(duì)MES 和上層ERP 的接口通信提供了一個(gè)很好的協(xié)議基礎(chǔ)。但是在應(yīng)用之前，需要解決以太網(wǎng)中經(jīng)常碰到的數(shù)據(jù)沖突的問(wèn)題，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，需要對(duì)工業(yè)以太網(wǎng)加以改進(jìn)。
第一，液晶生產(chǎn)線上劃分子網(wǎng)的規(guī)劃實(shí)施
由于整個(gè)生產(chǎn)線設(shè)備采集數(shù)量巨大，而工業(yè)以太網(wǎng)在大量數(shù)據(jù)面前將面對(duì)延遲、擁塞等一系列問(wèn)題，設(shè)計(jì)采用了劃分子網(wǎng)來(lái)減少?zèng)_突域.
由于液晶生產(chǎn)的特點(diǎn)，生產(chǎn)線分成三個(gè)相對(duì)獨(dú)立的車間，每個(gè)車間采用自動(dòng)搬運(yùn)裝置或者人工搬運(yùn)來(lái)連接生產(chǎn)工藝，而由于三個(gè)車間在地理上距離比較遠(yuǎn)，每個(gè)車間都有專門放置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的機(jī)柜，為了降低沖突，減少網(wǎng)絡(luò)擁堵。在規(guī)劃之初便將每個(gè)車間規(guī)劃為不同的子網(wǎng)。同時(shí)，服務(wù)器的網(wǎng)段也劃分了不同的子網(wǎng)，面向應(yīng)用的服務(wù)器使用的子網(wǎng)與面向底層設(shè)備監(jiān)控的服務(wù)器之間的子網(wǎng)分開(kāi)，各個(gè)子網(wǎng)之間通過(guò)路由連接，這樣便于控制子網(wǎng)間的通信和進(jìn)行故障排查。
第二，采用虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
在每個(gè)車間的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，為了進(jìn)一步減少數(shù)據(jù)碰撞區(qū)域，對(duì)以太網(wǎng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)優(yōu)化，采用了虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將每個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步區(qū)分，監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的VLAN 負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集，控制網(wǎng)絡(luò)的VLAN 負(fù)責(zé)動(dòng)作命令的傳輸，各個(gè)VLAN 采用不同的子網(wǎng)段，這樣使得工業(yè)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)碰撞率進(jìn)一步降低。
3.3 以太網(wǎng)通訊的系統(tǒng)構(gòu)架和接口環(huán)境的設(shè)計(jì)
對(duì)于以太網(wǎng)的通信架構(gòu)，首先要解決的就是各種協(xié)議不一致的問(wèn)題，由于各個(gè)設(shè)備供應(yīng)商提供的輸入/輸出協(xié)議不同，雖然都有以太網(wǎng)的模塊，信號(hào)可以傳送到對(duì)端設(shè)備，但設(shè)備之間仍然不能相互通信，而由于MES 服務(wù)器使用的是基于TCP/IP 的會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層的高層協(xié)議，設(shè)備信號(hào)即使傳送到MES 服務(wù)器也無(wú)法為MES服務(wù)器所辨識(shí)。
為了解決上述問(wèn)題，必須設(shè)計(jì)出可以統(tǒng)一進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的層次，為此我們定義了一個(gè)新的高層通信引擎（ Advanced Communication Engine for MessageDistribution，簡(jiǎn)稱ACE-MD）的概念，該引擎可以跨越ISO/OSI 的傳輸層、會(huì)話層，表示層和部分應(yīng)用層，將所有的底層協(xié)議進(jìn)行封裝，經(jīng)過(guò)高層通信引擎的數(shù)據(jù)將會(huì)增加一個(gè)高層的數(shù)據(jù)頭，這樣既能夠使設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸格式的統(tǒng)一，也方便了MES 服務(wù)器對(duì)底層設(shè)備采集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別。
與此同時(shí)，在和高級(jí)數(shù)據(jù)引擎相對(duì)應(yīng)的是，本文在MES 和底層設(shè)備/人工控制層之間加入一層，稱之為EI 層（設(shè)備集成層），EI 層基于高級(jí)通信引擎，連接底層各種生產(chǎn)設(shè)備，并將設(shè)備信號(hào)轉(zhuǎn)換成MES 系統(tǒng)可以識(shí)別的信號(hào)輸入到EI 層的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，稱為虛擬柔性通信終端（Virtual Flexible Communication Terminal，簡(jiǎn)稱VFCT）。控制信號(hào)也由VFCT 服務(wù)器傳送到設(shè)備的控制裝置，指示設(shè)備進(jìn)行各個(gè)動(dòng)作。完成控制信號(hào)從MES 服務(wù)器到底層設(shè)備的交換過(guò)程。
3.3.1 ACE-MD 解決思路
在通訊協(xié)議方面，通過(guò)在工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層、會(huì)話層和傳輸層之間增加一個(gè)高層協(xié)議，稱之為高級(jí)通信引擎(Advanced Communication Engine for MessageDistribution，簡(jiǎn)稱ACE-MD)，給每個(gè)通過(guò)ACE-MD 的數(shù)據(jù)打上數(shù)據(jù)報(bào)頭，使設(shè)備之間的通信數(shù)據(jù)能夠相互識(shí)別，并能夠?yàn)閂FCT 服務(wù)器所識(shí)別采集，從而送至MES 服務(wù)器，ACE-MD 可以單獨(dú)使用，也可以與其他協(xié)議一起運(yùn)行以達(dá)到擴(kuò)展的目的。如圖3-5所示。
圖3-5 ACE-MD 在以太網(wǎng)中的結(jié)構(gòu)示意圖
3.3.2 ACE-MD 的運(yùn)行環(huán)境接口定義
ACE-MD 在每個(gè)應(yīng)用的發(fā)送端和接收端都增加了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口程序，以便對(duì)發(fā)送/接收到的協(xié)議進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，稱之為ACEAPI（ACE-Application Interface），ACEAPI會(huì)在系統(tǒng)/設(shè)備啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)加載，用來(lái)和ACE-MD 通訊，為了區(qū)別起見(jiàn)，應(yīng)用端的接口文件是按照應(yīng)用的名稱來(lái)命名的，Process 名.ace，而ACE-MD 在服務(wù)器端的的配置文件命名為ACE.INI(見(jiàn)圖3-6)。
圖3-6 ACEAPI 接口示意圖
ACE-MD 和ACEAPI 分別需要定義通訊所用的端口號(hào)碼和通信路徑，以及需要跟對(duì)方通信時(shí)對(duì)方的端口號(hào)碼和對(duì)端主機(jī)的地址，而且兩者定義的參數(shù)必須一致，否則將會(huì)導(dǎo)致通訊錯(cuò)誤(見(jiàn)圖3-7) 。
圖3-7 ACEAPI 與ACE-MD 數(shù)據(jù)交換示意圖
由于ACE-MD 服務(wù)器端需要識(shí)別各種協(xié)議，因此在定義ACE.INI 時(shí)需要定義各種協(xié)議的接口、認(rèn)證和其他要求(見(jiàn)表3-1) 。
表3-1 ACE-MD 服務(wù)器端運(yùn)行環(huán)境定義
應(yīng)用端不需要定義復(fù)雜的認(rèn)證和協(xié)議，但需要有ACE 定義，并且有日志記錄和基本的接口功能，也就是Process 名.ace 配置文件內(nèi)定義的內(nèi)容(見(jiàn)表3-2) 。
3.4 終端名稱識(shí)別的設(shè)計(jì)
在MES 設(shè)計(jì)中，因?yàn)樯婕暗木W(wǎng)段眾多，而且ACE-MD 并沒(méi)有完全運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)層，還涉及應(yīng)用層數(shù)據(jù)的封裝定義，給網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)添加高層協(xié)議的數(shù)據(jù)報(bào)頭等，為提高轉(zhuǎn)換效率和縮短網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議轉(zhuǎn)換的時(shí)間，對(duì)于在需要經(jīng)過(guò)兩次映射來(lái)定位地址的通信數(shù)據(jù)，考慮到生產(chǎn)線的終端基本固定這個(gè)特點(diǎn)， 直接采用Node 名稱來(lái)識(shí)別各個(gè)設(shè)備，并通過(guò)NMP（Network Management Protocol）服務(wù)來(lái)進(jìn)行管理。經(jīng)過(guò)實(shí)踐，這樣可以大大縮短數(shù)據(jù)的傳輸延遲。
表3-2 ACEAPI 端運(yùn)行環(huán)境定義
3.4.1 Node 狀態(tài)識(shí)別的過(guò)程說(shuō)明
在終端識(shí)別的過(guò)程中，我們的設(shè)計(jì)是通過(guò)終端名稱來(lái)確定數(shù)據(jù)傳輸路徑，考慮到工廠各個(gè)終端基本固定，傳輸路由也很少發(fā)生變化，整個(gè)Node 狀態(tài)的識(shí)別過(guò)程如下：
1．如果需要掌握目前網(wǎng)絡(luò)中某臺(tái)設(shè)備的online 狀況，可定期發(fā)送目的地的廣播包來(lái)確定，注意，此時(shí)的廣播包仍然通過(guò)IP 地址來(lái)發(fā)送；
2．終端Node 啟動(dòng)時(shí)，將通知NMP 服務(wù)器自己已經(jīng)啟動(dòng)這一事件，此為非廣播包；
3．如果終端Node 發(fā)生錯(cuò)誤，則終端會(huì)將包含自己Node 名稱的錯(cuò)誤報(bào)告發(fā)送到NMP 服務(wù)器；
4．NMP 服務(wù)器和Gateway 之間定期通過(guò)廣播包來(lái)交換分配的Node 信息，以減少?gòu)V播包的頻率，節(jié)省帶寬。
3.4.2 同一網(wǎng)段之間的不同Node 名稱識(shí)別
處在同一網(wǎng)段之間的兩個(gè)設(shè)備，在最初系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)候，其Node 名稱通過(guò)廣播包問(wèn)詢的方式來(lái)進(jìn)行，當(dāng)一個(gè)設(shè)備（如server）需要訪問(wèn)另一個(gè)設(shè)備時(shí)，是根據(jù)另一臺(tái)設(shè)備的Node 名稱來(lái)進(jìn)行訪問(wèn)，正常情況下，ACE 的服務(wù)器端接口中會(huì)有需要通信的目標(biāo)Node 名的對(duì)應(yīng)地址，但是某些情況下，發(fā)送方可能不知道接收方的網(wǎng)絡(luò)地址，發(fā)送方就會(huì)向整個(gè)網(wǎng)段內(nèi)進(jìn)行廣播，接收方會(huì)將自身的網(wǎng)絡(luò)地址返回給發(fā)送方(見(jiàn)圖3-8)，整個(gè)傳輸過(guò)程中不需要DNS 檢索和hosts 文件解析。發(fā)送方收到以后會(huì)將接收方的Node 名和對(duì)應(yīng)地址發(fā)送到ACE 的服務(wù)器端，這樣下次相同的通信就不需要再次進(jìn)行廣播查詢。
圖3-8 同一網(wǎng)段之間的Node 名稱確認(rèn)
3.4.3 不同網(wǎng)段之間的帶有Gateway 的Node 名稱識(shí)別
當(dāng)處于不同網(wǎng)段之間的Node 要求進(jìn)行通訊時(shí)，需要通過(guò)Gateway/Routers 來(lái)實(shí)現(xiàn)， ACEAPI 和Node 終端的ACE-MD 運(yùn)行環(huán)境中已經(jīng)提前定義了所有網(wǎng)段的子網(wǎng)地址，Router 之間通過(guò)定期的廣播包來(lái)保持子網(wǎng)地址的同步。在系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)候，通信網(wǎng)段已經(jīng)知道所有網(wǎng)段的地址，在開(kāi)始發(fā)送之前，Gateway/Routers 之間通過(guò)廣播包來(lái)相互交換路由信息，如果不同的網(wǎng)段之間需要訪問(wèn)時(shí)，會(huì)先查詢已知的路由信息，如果已知路由中找不到目標(biāo)Node 所在網(wǎng)段路由器名稱，則通過(guò)Gateway/Routers 來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)通訊請(qǐng)求，每個(gè)從Node 尋找網(wǎng)絡(luò)名稱的過(guò)程如同4.5.2 節(jié)描述，但對(duì)于整個(gè)跨網(wǎng)段Node 名稱識(shí)別過(guò)程則如圖4-9 所示，圖中紅色箭頭表示Gateway/Routers 通過(guò)廣播包來(lái)宣告自己的信息，同時(shí)告知周圍的Routers 自己的路由情況，藍(lán)色箭頭表示同網(wǎng)段的Node 之間的通訊，用來(lái)確認(rèn)Node 是否online。要注意的是，Gateway/Routers可以用自己的邏輯判斷是否要轉(zhuǎn)發(fā)出本網(wǎng)段，這樣可以避免Server 向通訊終端發(fā)出廣播的請(qǐng)求，以節(jié)省帶寬，減少數(shù)據(jù)碰撞機(jī)會(huì)(見(jiàn)圖3-9)。
圖3-9 跨網(wǎng)段之間的Node 名稱確認(rèn)
一旦網(wǎng)段之間通信成功，通信路徑和信息發(fā)送/接收方都會(huì)在ACEAPI 中進(jìn)行保留，下次通信時(shí)會(huì)大大減少路徑查找時(shí)間。這是與辦公以太網(wǎng)不同的一點(diǎn)，而由于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和服務(wù)器的數(shù)量和地址都相對(duì)固定，這樣也不會(huì)引起普遍在辦公網(wǎng)絡(luò)中存在的大量路由導(dǎo)致查找緩慢的情況。
3.4.4 網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)存在兩個(gè)相同Node 名稱設(shè)備的識(shí)別處理
在設(shè)計(jì)中考慮到，如果NMP 服務(wù)器檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)中有兩臺(tái)存在相同Node 名稱設(shè)備，他們都會(huì)向MES 服務(wù)器發(fā)出通訊請(qǐng)求，這個(gè)時(shí)候本設(shè)計(jì)中的NMP 服務(wù)器會(huì)檢查終端Node 的名稱并比較兩個(gè)Node 接入網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間，只接受最后online 設(shè)備的通訊請(qǐng)求，此時(shí)通訊的接收方（MES 服務(wù)器）并不會(huì)識(shí)別到接收方地址的變更，而且根據(jù)ATO 原則（Address Take Over），將會(huì)完全忽略之前的接收方，這樣保證了最新更新的數(shù)據(jù)可以送入MES（如圖3-10），在圖3-10 中，兩個(gè)終端sisew1 和sisew2 具有相同的Node 名稱MESSV 并且在不同的時(shí)間點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)，如果sisew1 先接入網(wǎng)絡(luò)，由于此時(shí)網(wǎng)絡(luò)中只有這么一臺(tái)MESSV,則MES 服務(wù)器會(huì)選擇sisew1 作為通信對(duì)象，而在下一刻當(dāng)sisew2 接入網(wǎng)絡(luò)以后，NMP 服務(wù)會(huì)判斷同一個(gè)Node 名稱的兩臺(tái)終端的接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)間，并將通信路徑選擇切換到后接入網(wǎng)絡(luò)的Node 上去，同時(shí)發(fā)送消息給MES 服務(wù)器，MES 服務(wù)器會(huì)忽略sisew1 之間已經(jīng)建立的通信通道，和sisew2 重新建立起通信，這種機(jī)制保證了最新接入的相同名稱的Node 能夠接受到通信信息，從而減少了服務(wù)器更換所需要的時(shí)間。
圖3-10 同名Node 設(shè)備通訊識(shí)別
3.4.5 ACE-MD 中的信息發(fā)送機(jī)制
生產(chǎn)線中的通訊為了保證傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，通常采用不需要確認(rèn)回傳的方式（如UDP 等），ACE-MD 也是采用這種方式。
在ACE-MD 中，信息的發(fā)送如果成功，那么是沒(méi)有返回確認(rèn)的，也就是說(shuō)接收方會(huì)以不回傳信息或者NG 來(lái)作為對(duì)發(fā)送方的確認(rèn)，如果沒(méi)有返回消息，說(shuō)明發(fā)送成功，如果有返回消息，說(shuō)明發(fā)送失敗，發(fā)送方會(huì)認(rèn)為發(fā)送NG。這種機(jī)制可以保證傳輸?shù)难訒r(shí)盡可能少，也是生產(chǎn)線系統(tǒng)中普遍采用的機(jī)制(見(jiàn)圖3-11) 。
圖3-11 無(wú)應(yīng)答通信機(jī)制和要求回傳機(jī)制的對(duì)比
當(dāng)傳輸發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，接收方就會(huì)返回給一個(gè)錯(cuò)誤報(bào)告，要求發(fā)送方重新傳送，此時(shí)對(duì)于接收方來(lái)說(shuō)，由于發(fā)出的是一個(gè)無(wú)應(yīng)答要求的數(shù)據(jù)，接到返回?cái)?shù)據(jù)就表示發(fā)送失敗，通常會(huì)在一段時(shí)間間隔之后重新發(fā)送無(wú)應(yīng)答確認(rèn)數(shù)據(jù)，直到發(fā)送成功(見(jiàn)圖3-12) 。
圖3-12 應(yīng)答通信機(jī)制
3.5 本章小結(jié)
本章通過(guò)了解液晶行業(yè)MES 規(guī)劃實(shí)施過(guò)程，分析MES 實(shí)施所面對(duì)的數(shù)據(jù)通信難題，提出了的解決方案并加以對(duì)比選擇。對(duì)工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行了改進(jìn)，在獨(dú)立研究分析的基礎(chǔ)上，在數(shù)據(jù)采集層和MES 層之間定義了ACE 層，用于連接底層基于各種協(xié)議的設(shè)備，通過(guò)運(yùn)用改進(jìn)后的工業(yè)以太網(wǎng)解決MES 的底層數(shù)據(jù)采集問(wèn)題；改進(jìn)數(shù)據(jù)傳輸中的設(shè)備識(shí)別方式，減少以太網(wǎng)中數(shù)據(jù)碰撞的概率；優(yōu)化了某些MES 功能模塊。
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