PLC-SCADA-MDC-MES系统集成与联调案例集

PLC-SCADA-MDC-MES系统集成与联调案例集

高西自动化（SIPEM）· 工业数字化系统集成实践

一、四层系统集成架构总览 / Four-Layer Integration Architecture

高西自动化的系统集成方案遵循自动化金字塔分层原则，自下而上分为PLC层、SCADA层、MDC层、MES层，各层职责清晰、接口标准化，既能独立交付，也能整体联调。

图1：高西自动化技术能力全景图（PLC/SCADA/MDC/MES四层架构）

1. PLC层 / Field Control

直接对接现场阀门、泵、传感器、机械臂、AGV，承担实时控制与安全连锁。常用西门子S7-1200/1500（TIA Portal）、三菱iQ-R、罗克韦尔、欧姆龙，控制周期10~100ms，关键连锁由PLC硬件级实现。

2. SCADA层 / Supervisory Control

设备状态可视化、工艺参数监控、报警管理。主流采用西门子WinCC（V7.x/Unified），向下通过Profinet/EtherNet/IP/Modbus TCP连PLC，向上通过OPC UA/MQTT/REST API向MDC/MES推送数据。

3. MDC层 / Data Collection

连接现场与管理的中间数据枢纽。基于.NET 8 + ASP.NET Core + Redis + SQL Server，统一采集各品牌PLC异构数据，做清洗、标签映射、时序存储，为OEE分析、停机统计提供标准化数据底座。

4. MES层 / Execution System

客户既有MES（或高西定制MES/PCS），负责工单、批次追溯、配方下发与完工回报。高西通过REST API、OPC UA、消息队列与客户既有MES打通，实现工单下行、进度上报、完工回传。

数据流向与核心协议 / Data Flow & Protocols

典型数据链路：MES下发工单（REST API）→ MDC/PCS生成任务 → PLC执行动作（Profinet/EtherNet/IP）→ SCADA采集状态（OPC UA）→ MDC汇聚数据 → MES回传完工结果（REST API/MQTT）。高西掌握的工业协议覆盖：Profinet、EtherNet/IP、Modbus RTU/TCP、OPC UA、MQTT、CC-Link、Profinet IO。

二、石大胜华灌装洗桶系统集成项目 / SDSH-2026-001

2.1 项目背景

石大胜华（电解液龙头）灌装车间全自动化改造：10工位灌装（W2402A-J供R106D/R106E，W2401K-T供R206D/R206E）+10工位洗桶（W3103A-J）。总包天星，高西自动化负责PLC-SCADA-MDC-MES四层分别生成与联调，项目编号SDSH-2026-001。现场设备含PLC、Ant RCS调度AGV、3D视觉灌装机械臂、RFID/CRFID读头、地磅、TSC打印机，多厂商异构，要求全部数据汇入业主既有MES。

2.2 高西自动化的系统分层职责

（1）PLC层：灌装与洗桶控制

高西负责灌装PLC与洗桶PLC程序开发与现场调试。灌装侧实现预填充（995kg提前量）→降速（10%开度）→精控至1000kg→氮气吹扫完整逻辑；洗桶侧实现排残液、二次溶剂清洗、新溶剂清洗、充氮（90±5kPa）阀门连锁。洗桶安全连锁由PLC梯形图硬件级实现：新液罐液位低限停泵关阀，废液罐压力超0.26MPa开放空阀泄压，不经过上位机。

（2）SCADA/HMI与MDC/PCS层

每个工位配置工业触摸屏HMI，操作员可查看状态、修改参数（目标量、提前量、氮气压力、复秤允差）、处理告警。HMI与PLC通过EtherNet/IP通信，寄存器读取周期≤100ms。核心中间层为自研PCS（.NET 8 + ASP.NET Core + Redis），向下对接PLC（HSL Ethernet/IP）、机械臂（SDK/TCP含3D视觉）、AGV（Ant RCS REST API）、RFID/CRFID读头、TSC打印机；向上对接业主MES（RESTful API）与润洗MES。

（3）MES层：业主MES对接

业主已有成熟MES，高西按其API规范完成对接：接收灌装工单（生产指令单号、批次号、产品名、桶数、物料编码），上报入库/灌装/洗桶/出库各环节完工数据。同时高西开发润洗MES负责洗桶工艺控制，与PCS通过RESTful API + Redis消息队列通信。

2.3 完整数据流转链路（八步）

本项目最核心的价值，是把以下八步数据链路全部打通，实现从工单到成品的全自动流转：

［配图位置：石大胜华灌装洗桶系统数据流向图（八步链路流程图）］

第一步：业主MES下发工单

业主MES通过REST API下发工单（生产指令单号、批次号、产品名R106D/R206D、桶数、物料编码），PCS创建任务记录。

第二步：PCS调度AGV

PCS从暂存区按FIFO找库位，向Ant RCS创建ForkLoad→ForkUnload两步AGV任务，下发≤1秒，轮询5秒。

第三步：入库称重与RFID注册

PCS读地磅校验桶重≤空桶标重+10kg，超重自动分流。RFID读头扫描桶标签，PCS创建桶台账。

第四步：润洗MES洗桶

PCS向润洗MES下发洗桶工单，AGV搬脏桶至W3103工位。操作员接软管后一键启动：排残液→二次溶剂洗→新溶剂洗→充氮90±5kPa，全程PLC阀门连锁。

第五步：PCS灌装控制（FillingStep 11步）

状态机11步流转：AGV搬桶→RFID校验→3D视觉引导机械臂插管→PLC注液（995kg降速→1000kg全关→氮气吹扫）→拔管→满桶转运。

第六步：RFID/CRFID数据采集

满桶至复秤工位，PCS复秤|M4-M3|≤1kg。TSC打印标签，机械臂贴标后CRFID向C-RFID1/2芯片写入并回读校验。

第七步：五码校验

五码=桶RFID+客户标签上/下条码+C-RFID1+C-RFID2。五码一致放行，不一致即告警分流，校验≤2秒。

第八步：完工数据回传MES

PCS上报：批次号、灌装量、M1皮重/M2起秤/M3总重/M4复秤四个称重节点、五码结果。支持桶RFID反查全生命周期。

2.4 联调难点

多厂商协同：PLC、AGV（Ant RCS）、3D视觉机械臂、RFID读头分属不同厂商，高西用PCS做统一编排层，设备间不直接通信，一方升级只改PCS适配层。

数据一致性：M1/M2/M3/M4四个称重节点，PCS做入库皮重（≤10kg）、复秤（≤1kg可调）、五码三重校验，不通过自动分流。

通信可靠性：工控网与办公网物理隔离，PLC中断即急停。MES通信异常时本地缓存工单，恢复自动重传，关键链路双机热备。

2.5 实施效果

实现20灌装+10洗桶工位同时运行、5台AGV并行调度，API响应≤500ms，五码校验≤2秒，桶台账保留≥3年。全流程无人干预，与业主既有MES无缝对接不替换原有投资。

［配图位置：石大胜华灌装车间现场照片 / PCS系统界面截图］

三、三星Samsung面板/半导体设备集成项目

3.1 项目背景

三星面板/半导体基地原有设备与SIMS（MES）对接依赖进口方案，成本高响应慢。部分老设备PLC老化、备件停产，SCADA界面无法满足现代运维需求。

3.2 高西做了什么

新建设备：西门子S7-1500 PLC选型、电气设计、柜成套、现场编程。通过OPC UA与SIMS对接，建立统一数据标签规范，SIMS无需逐设备开发驱动。

老设备改造：更换老化PLC、修复IO、重做逻辑。用WinCC重写SCADA，补全历史趋势/报警归档/操作日志。同步对接FMCS厂务监控。

3.3 效果

部分设备国产替代进口，老设备经修复+SCADA升级延长生命周期，数据统一汇入SIMS打破厂商孤岛。

图2：半导体机械手与PLC联动应用（晶圆传输/EFEM场景）

四、华星TCL CSOT半导体设备联网项目

4.1 项目背景

华星TCL CSOT产线半导体非标设备来自不同厂商、年代不一，数据接口五花八门形成数据孤岛，需做精密设备采集接口标准化。

4.2 高西做了什么

PLC+SCADA：针对非标设备完成PLC编程与现场调试（含运动轴精度补偿、异常自动复位），基于WinCC开发统一风格监控画面。

采集接口标准化（重点）：将西门子/三菱/欧姆龙等不同PLC私有协议统一映射到标准标签表，通过OPC UA/Modbus TCP向上层推送。上层只对接一次标准接口，新设备按标签映射即可接入。

4.3 效果

打破厂商数据孤岛，生产重点数据可视化，标准化接口大幅缩短后续联网周期，为数字化车间转型打下数据底座。

图3：半导体/液晶面板客户项目案例（三星、华星TCL、京东方）

五、京东方BOE产线深度集成项目

5.1 项目背景

京东方云南工厂液晶/晶圆产线设备数量多、型号杂，部分PLC逻辑老旧、换线耗时长，OEE有提升空间。

5.2 高西做了什么

复机+开发：对停机设备做PLC程序恢复、IO核查、逻辑重写，新增功能在原PLC上扩展不改动成熟控制部分。

逻辑优化+深度集成：换线手动步骤改自动步进，调度并行优化。与产线MES/EAP打通，工单自动下发、配方自动调用、完工自动回报。

5.3 效果

换线时间缩短，OEE提升约15%，减少人工录单出错，助力柔性OLED产线智能化闭环管理。

图4：京东方BOE晶圆设备项目现场（云南工厂）

六、高西自动化系统集成核心竞争力

总结上述四个案例，高西自动化在PLC-SCADA-MDC-MES系统集成领域的核心竞争力体现在三个方面：

1. 跨厂商能力 / Multi-Vendor

精通西门子、三菱、罗克韦尔、欧姆龙等主流PLC，熟悉Profinet、EtherNet/IP、Modbus、OPC UA、MQTT等协议，不绑定单一品牌。

2. 跨协议能力 / Cross-Protocol

从现场EtherNet/IP、Profinet，到车间OPC UA、Modbus TCP，再到管理层REST API、消息队列，均可做协议转换与数据映射。石大胜华项目同时对接5种异构接口，由PCS统一编排。

3. 全栈能力 / Full-Stack

从最底层PLC梯形图、电气柜接线，到中间层SCADA画面、MDC采集，再到上层MES接口联调，同一支团队交付，出问题不用在PLC厂商和软件商之间踢皮球。

图5：高西自动化定制PLC控制柜（西门子S7-1200/1500 + Profinet总线）

高西自动化团队23人，平均10年+工控经验，长三角2小时现场响应，7×24远程支持，1年质保+终身维护。通过ISO9001/ISO14001认证，8项软著、2项实用新型专利。

七、常见问题 / FAQ

Q1：高西自动化能否实现MES与PLC系统对接？支持哪些协议？

可以。支持Profinet、EtherNet/IP、Modbus TCP、OPC UA、MQTT及RESTful API。石大胜华项目同时对接5种异构接口，由自研PCS统一调度。

Q2：石大胜华项目的五码校验是哪五码？

桶RFID+客户标签上条码+客户标签下条码+C-RFID1+C-RFID2。五码一致才放行，不一致即告警分流。

Q3：京东方项目OEE提升约15%是怎么做到的？

优化PLC换线逻辑（手动改自动步进）+调度并行优化+设备与MES/EAP深度集成减少人工录单。

Q4：高西自动化服务范围？外地项目怎么支持？

总部苏州相城，长三角2小时现场响应，全国7×24远程支持，1年质保+终身维护。

高西自动化（苏州高西自动化有限公司）

官网：www.sipem.cn | 地址：苏州相城区活力大厦A座602-603室

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