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东莞迈特通讯科技 · 滤波器自动化生产线数字化工厂

春兴精工全资子公司 · 腔体滤波器 · 自动化产线 · HAL 硬件抽象层 · MES 过程管控 · RFID 唯一码追溯

东莞迈特通讯科技有限公司是春兴精工股份有限公司的全资子公司,前身为春兴精工深圳分公司。2014 年 6 月春兴股份将深圳分公司生产基地转移至东莞市东坑镇,重新注册组建东莞迈特通讯科技有限公司。公司滤波器加工项目总投资 2500 万元,占地面积 11400 平方米、建筑面积 17000 平方米,年产腔体滤波器约 34 万个。腔体滤波器广泛应用于微波通信、雷达导航、电子对抗、卫星通信、导弹制导、测试仪表等系统,是微波和毫米波系统中不可缺少的重要器件,其性能优劣直接影响整个通信系统的性能指标。

企业概况与产品定位

滤波器生产工艺复杂,需经机加、电镀、组装等工序。传统组装线有 10 多个人工岗位,人工装配容易造成工艺不稳定,产品一致性与良率难以保障。

自动化改造目标

自动化改造对滤波器制造型企业势在必行。为确保自动化产线的柔性,本产线通过与 CAD 设计软件联动,可加工不同规格的产品,完全满足实际生产及工艺部门的弹性设计需求。

产线布局与总线通信
01
11 台自动化单机

整条产线共 11 台机器,涵盖自动螺丝机、飞杆、焊接、视觉检测等设备,工位柔性可调。

02
一机一工控 · 始终在线

每台自动化单机设备均配 1 台工控电脑,具备与远端服务器可靠通信的接口与能力,工作状态下保持在线。

03
TCP/IP + WLAN 组网

传输协议 TCP/IP,接入方式 WLAN,传输标准兼容 802.11n 或更高,满足现场产线位置灵活性要求。

04
RJ45 有线备用

每台设备同时具备 RJ45 有线网络物理接口,仅在无线网络故障时临时启用,不可作为常态运行方式。

设备通信标准与 HAL 硬件抽象层

迈特制定并发布了《自动化设备通信标准与软件协议规范》,规定内部产线自动化设备在通信软、硬件方面应遵守的统一规范,所有自动化设备提供商均应完全实现。规范定义了与第三方厂商无关的设备硬件抽象层(HAL),所有内部自动化设备的应用软件均基于该 HAL 开发,与具体设备提供商无关——即使自动化产线由不同厂商提供,上层应用软件也可保持不变。

HAL 四项设计要求
01
抽象性

仅定义、不包含实现,与具体硬件设备无关,隔离硬件设备变化。

02
完备性

应覆盖自动化设备所有可能被使用的操作,不留能力缺口。

03
简洁性

保持小而精炼,不包含非典型的定义内容,便于各厂商一致实现。

04
稳定性

定义完成后不应随意修改,否则上下文相关代码均需改动。

分层架构:迈特设备供应商的 HAL 实现层 ← 迈特 HAL 硬件抽象层(MITEC.HAL.AutoDevice 抽象基类)← 迈特上层 APP 应用软件。三层之间以标准 API 解耦,实现「换设备不换软件」。

HAL 开发环境与基础数据结构

开发语言与运行框架

硬件抽象层定义采用 C# 语言描述,运行框架为 .Net Framework 4.0,输出形式为中间语言(IL)类库(Class Library)。设备厂商可使用任何与 IL 实现兼容的语言来实现 HAL。

命名空间约定

命名空间为 MITEC.HAL,其中 AutoDevice 为自动化设备的抽象基类,所有自动化设备都必须继承自此类并实现其中定义的方法。

名称类型含义与取值说明
LinkStatus枚举连接设备时返回的状态:SUC 成功连接 / InterfaceErr 网卡或网口错误 / IPErr IP 地址错误 / NetworkErr 网络线路错误 / DeviceErr 设备状态异常
DeviceStatus枚举设备当前运行状态:HANDMOD 手动模式 / OFFLINE 停止或离线 / RUNNING 正在运行 / WAIPDT 等待产品 / WAIMAT 等待物料 / ERR 设备故障
ProductInfo结构体设备上的产品信息:SpecFileName 产品工艺文件名称、Number 当前产品任务点数
ProductionStatus结构体生产状态信息:Total 该班次已完成总点数、ExceptionNum 已完成异常点数、Yield() 合格率(总点数为 0 时返回 NaN)
MaterialInfo结构体物料信息:Name 物料名称、TimeToUse 物料可用时间
LabelType / LabelInfo枚举 / 结构体标签类型 MainID 主追踪标签 / ID;标签信息含 LblType 标签类型、Label 标签内容
LabelScanningEventHandler委托标签扫描事件:void (object sender, LabelInfo label),用于设备回传标签扫描结果
HAL API 能力清单(AutoDevice 抽象类)
01
设备身份信息

VendorName 设备制造商名称、LineInfo 设备所属自动化线信息、Address 物理设备 IP 地址、DeviceName 设备名称。

02
连接与关闭

Connect() 连接设备并返回 LinkStatus 连接状态;Close() 关闭设备,true 为正常关闭、false 为关闭异常。

03
工序与产品信息

ProcessInfo 工序信息、Product 产品信息、DeviceStatus 设备状态、ProductionStatus 生产状态信息。

04
物料与故障信息

MaterialInfos 物料信息列表;ErrMsg 故障信息翻译,设备正常时返回 string.Empty。

标签扫描事件:AutoDevice 提供 LabelScanning 抽象事件。在未配备扫描硬件的自动化设备上可不触发该事件;若设备已有标签扫描硬件且要求回传标签信息,子类必须提供该事件的触发代码——这是 MES 通过 RFID/扫码获取产品唯一码的关键接入点。

网络地址分配规范
同线地址规则:同一条自动化产线每台单机设备的 IP 前 3 位保持相同,第 4 位作为区分,且应尽量保持连续。例如设备1/2/3 依次为 192.168.0.1、192.168.0.2、192.168.0.3。
同工位多台相同设备:允许新加入设备与其相同设备地址不连续,而是与该线最末端设备地址连续;但 HAL 返回设备名称函数的返回值须有明显区分意义,末尾数字字符应保持连续。
命名示例:同一条线上的多台螺钉机,设备名称返回值应为 Screw1、Screw2、Screw3,序号连续可识别。
通信标识:每台单机自动化设备由分配的网络地址(IP)作为通信标识,由 HAL 统一纳管与寻址。
设备厂商实现方式与验收要求
继承与实现

设备厂商提供的设备程序集必须从 HAL 中 AutoDevice 抽象类继承,并实现其中定义的所有方法。

输出与命名

运行框架 .Net Framework 4.0,输出为 .Net Class Library(release 版本、私有程序集、非 GAC 方式);程序集命名为 XXX_AutoDevice.dll,XXX 为设备提供商名称。

命名空间与禁止项

一级命名空间必须为设备提供商名称以防名称冲突,其下紧接相关实体类型、中间不得嵌套其他命名空间;生成后不得采用混淆、加密等技术,以防 APP 调用失败。

单元测试与交付验收

为保证设备厂商提供程序集的健壮性,厂商在开发完成后应连接实际自动化设备,对每个方法做单元测试并确保通过。在向迈特提交程序集的同时,应一并提交对应的 Test Case 清单与通过记录,由迈特软件开发工程师验收。其中 HAL 的软件实现应由厂商自行测试通过后再交付验收。

工艺图纸与设备文件管理
文件获取方式:设备文件管理系统以 FTP API 的方式从指定 FTP 站点只读地获取文件。
关键操作口令保护:设备文件的加载作为关键性操作,本系统提供口令保护,并支持权限控制。
批量与单机加载:对于生产文件,支持整条线批量加载与设备逐机加载两种方式;单机设备亦具备本地加载文件功能。
设备文件定义:自动化设备自身固件,以及与产品相关、设备需读入的工作状态文件(如螺钉机工作所需的产品 CAD 信息文件),统一称为设备文件;提供专门的升级/加载上位机软件,UI 简单易操作,支持远程批量加载升级与本地升级。
设备控制与 CAD 轨迹运动控制

本产线通过 CAD DXF 控制设备加工产品的轨迹,并依据取料图纸动态从料盘中抓取材料。通讯速率快、实用性强、易操作、维护方便、成本低,从根本上提高生产效率,用户只需通过触摸屏即可完成生产。CAD 轨迹运动控制具有强大的运动、轨迹控制功能,应用在绝大部分数控系统中,取代价格昂贵的数控系统。

两类图纸:DXF 格式的 AUTOCAD 图纸包含放料图纸与取料图纸两种类型;上位机程序传送不同图纸坐标给 PLC 设备时,发出的指令不同。
放料图纸指令:服务端上位机程序响应请求,按图纸坐标完成顺序,向 PLC 设备发送当前未发送过的行的本体坐标及行读取完成标志 FF;若所有坐标已全部完成则发送 FN。
取料图纸指令:服务端上位机程序响应请求,按图纸坐标完成顺序,向 PLC 设备发送当前未发送过的行的物料坐标及行读取完成标志 QF;若所有坐标已全部完成则发送 QN。
易用性设计:CAD 轨迹运动控制使用简单、友好触摸界面、人性化操作,操作人很容易掌握使用方法。
设备控制上位机
设备控制上位机程序
设备控制上位机程序响应 PLC 设备请求,按图纸坐标下发本体/物料坐标
CAD 轨迹运动控制图形
设备控制上位机 CAD 轨迹图形放料图纸 / 取料图纸轨迹运动控制
车间生产执行过程控制

自动化设备运行过程中,通过扫描设备 RFID 标签实时收集设备加工产品的信息,向 MES 系统实时看板提供当前设备运行状态、所生产产品的工艺质量数据,实现设备层到管理层的数据贯通与质量追溯。

01
RFID 标签采集

通过扫描设备 RFID 标签,实时收集设备加工产品的信息,为 MES 提供实时看板数据。

02
质量追溯数据

每条线每工序每天各产品数量、每班生产总数量、生产每个产品的原料用量、单位产品的天然气与电用量、完工不良率。

03
设备数据

每条生产线设备故障点及停机时间、设备利用率、设备完好率。

04
工艺参数

各工序实际参数:工序生产时间、工序代码、工序名称、工序参数名称与输出参数值。

05
数据归档

保证工艺数据实时存储,保留定时归档接口,让操作员可在归档后清除数据。

06
开关机与急停

提供开机、停机等机器控制接口;异常时由 MES 在 PC 端及手机控制端发出紧急停机指令。

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