另一方面，对于小型企业来说，由于其在资金技术等方面的局限性，生产管理监控方面有很大的欠缺，企业内部往往存在着生产计划无法流畅实施、无法及时监控等问题，而对数据的进行实时监测对确保设备安全运行和对指导生产调度都具有重要意义。所以本论文就是针对数字化车间，设计一个适应其自身特点的能量管理系统，用于对车间的用电量进行实时有效的数据监控分析。

1。3  国内外发展概述

1。4  研究内容与论文结构安排

1。4。1  研究内容

本文为实现对车间生产现场电能数据的实时采集，以数字化车间为研究对象，以车间自身特点为基础，研究开发电能采集系统。工位机采集数控机床的智能电表数据并将其存入数据库，对数据分析处理后，使设备上的加工进度和工时信息能够及时地反映给计划层和调度层。为实现预期的功能，分别从硬件和软件两方面对系统进行设计：

硬件上模拟了数字化车间的生产制造过程，用智能电表采集车床的电量使用情况并向系统传输实时数据。

软件上采用微软公司的Visual Studio 2010作为开发工具，并与Access数据库连接，采用面向对象的C#语言进行编程，本系统主要有五大模块：系统登录模块，用户管理模块，任务管理模块，电量查询模块，系统管理模块。另外，对采集到的能耗数据也进行了一定的数据分析。

1。4。2  论文结构安排文献综述

本论文各个章节的主要安排如下：

第一章为本论文的研究背景及意义，并阐述了数字化车间和SCADA系统的国内外发展现状，最后概括说明了论文的整体结构框架。

第二章简要说明系统总体设计，分析针对车间生产实际可能存在的需求，并基于需求和实际情况设计系统总体的框架模块，并且在数据采集模式的基础上模拟系统的工作流程。

第三章重点进行系统的硬件设计，搭建数字化车间的组成框架，并选择本系统所用到的现场总线技术和串口通信协议。

第四章搭建软件运行环境和选择编程语言，并且在进行系统软件设计的基础上，详细分析每个模块的实现的具体功能，展示实际情况下电能采集系统采集到的数据经过可视化技术处理后的分析图表。

2  系统总体设计

2。1  需求分析

2。1。1  硬件需求

（1）上位机：上位机系统平台采用Windows系统，利用C#编写人机界面，进行信息交互。在人机界面上，可以进行现场设备用电量的实时监控，从而实现对机床加工过程的监控。

（2）下位机：采用基于RS485总线与Modbus TCP通信协议的智能电表，多个模块间通过RS485总线直接与工位机相连，工位机周期性地采集智能电表数据，存入数据库中。

2。1。2  功能性需求分析

本系统要求通过数据采集模块采集电量数据，由实时采集的电量数据可以分析得到机床运行的状态信息，系统提供的参数是调度人员进行调度安排工作时的重要依据之一。以下是对系统所需的功能性分析：

（1）管理员功能需求：管理员可以对工作人员的信息进行增加、修改和删除等，可以对串口模块进行修改。

（2）数据采集：由工位机进行数据采集，将机床的实时用电量传送到数据库中，并且根据工作人员的操作将数据按照工件号、机床号、车间号等不同进行分类，便于后期的数据分析处理。

（3）数据分析：能够以每月、每季度、每年为参考点，查看该时间范围内的用电量，还能够以工件、机床、工作人员为参考点，查看某一工件、某一机床、某一工作人员进行操作时的用电量。