需求概述

獲取工廠大車間、小車間，各類機(jī)加、焊接、噴涂等機(jī)器的運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳到企業(yè)MES，或另建一套機(jī)器運(yùn)行數(shù)據(jù)分析管控平臺(tái)，對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行更高層級(jí)的分析及機(jī)器生產(chǎn)運(yùn)行管理。

需求的機(jī)器運(yùn)行數(shù)據(jù)如下：

• 運(yùn)行狀態(tài)及時(shí)間數(shù)據(jù)：實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)、開機(jī)時(shí)間、關(guān)機(jī)時(shí)間、報(bào)警監(jiān)控（故障時(shí)間）、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間、空轉(zhuǎn)時(shí)間；

• 工藝參數(shù)：電流、電壓、角度、轉(zhuǎn)速、壓力、氣體流量、速度；

• 環(huán)境、安全：煙霧報(bào)警、可燃?xì)怏w、粉塵監(jiān)測(cè)，環(huán)境溫、濕度。

運(yùn)行數(shù)據(jù)獲取方案

• 以一臺(tái)/套機(jī)器設(shè)備為數(shù)據(jù)采集對(duì)象；

• 從提供的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備資料，從原控制系統(tǒng)（PLC、PC）內(nèi)讀取數(shù)據(jù)的可能性比較小，本方案設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集方式是，增加采集裝置及相應(yīng)的傳感器、監(jiān)測(cè)儀表，從機(jī)器設(shè)備上采集信號(hào)，生成設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)；

• 開機(jī)時(shí)間、關(guān)機(jī)時(shí)間、報(bào)警監(jiān)控、狀態(tài)顯示、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間、空轉(zhuǎn)（載）時(shí)間：直接從機(jī)器設(shè)備上采集信號(hào)，計(jì)算、判斷、統(tǒng)計(jì)，獲取相所需的數(shù)據(jù)；

• 電流、電壓：安裝電流互感器、電壓變送器，采集機(jī)器人工作時(shí)間的焊接電流、電壓數(shù)據(jù)；

• 氣體流量：安裝微型氣體流量計(jì)，采集氣體流量數(shù)據(jù)；

• 配置壓力、差壓傳感器，監(jiān)測(cè)、記錄設(shè)備運(yùn)行過程中的壓力、差壓數(shù)據(jù)；

• 配置煙霧傳感器獲取煙霧報(bào)警記錄；

• 待料時(shí)間：根據(jù)物料的擺放位置配置接近，光電或位移等類型傳感器，獲取待料時(shí)間；

• 轉(zhuǎn)速：加裝轉(zhuǎn)速傳感器，獲取轉(zhuǎn)速信號(hào)；

• 進(jìn)給量：根據(jù)設(shè)備的進(jìn)給料操作，加裝位移傳感器，獲取進(jìn)給量數(shù)據(jù)；

• 角度監(jiān)測(cè)：配置角度傳感器監(jiān)測(cè)角度數(shù)據(jù)；

• 配置氣體傳感器，檢測(cè)氣體濃度數(shù)據(jù)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求，可選可燃?xì)怏w或其它有害的氣體種類傳感器；

• 配置視覺傳感器，檢測(cè)產(chǎn)品加工工藝是否達(dá)到質(zhì)量工藝要求；

• 檢測(cè)是否輸入固定值參數(shù)：配置位移等相關(guān)功能的傳感器，獲取實(shí)際的輸入值，是否是設(shè)定的輸入?yún)?shù)；

• 安裝粉塵傳感器，監(jiān)測(cè)PM2.5、PM10；

• 安裝溫度傳感器，采集、記錄設(shè)備工作過程中的溫度變化數(shù)據(jù)；

• 頻率監(jiān)測(cè)：根據(jù)要求從變頻器采集頻率數(shù)據(jù)，或是加裝傳感器機(jī)器設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)往復(fù)的頻率。

采集裝置選型及配置方案

• 以一臺(tái)機(jī)器設(shè)備為一個(gè)數(shù)據(jù)采集對(duì)象，每臺(tái)設(shè)備配置1臺(tái)XL87智能采集終端；

• 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)（啟動(dòng)、停止、運(yùn)行、待機(jī)、故障、試機(jī)）：XL87智能數(shù)據(jù)采集終端，配置有I/O，直接從機(jī)器設(shè)備的控制系統(tǒng)，采集運(yùn)行信號(hào)，進(jìn)行分析判斷、計(jì)算統(tǒng)計(jì)，獲取設(shè)備開機(jī)時(shí)間、停機(jī)時(shí)間、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間、空轉(zhuǎn)時(shí)間、異常故障報(bào)警、顯示實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，按班、開、周、月時(shí)段，統(tǒng)計(jì)各狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間，計(jì)算、分析設(shè)備的時(shí)間利用、設(shè)備性能、產(chǎn)品品質(zhì)及設(shè)備的綜合效率，生成用戶需要的生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)。

工藝參數(shù)采集方案示意

• XL87智能采集終端，配置有 DI/AI/DO/AO，Ethernet，LoRa(無線)，RS485、CAN、USB等等接口，通過各種功能的傳感器采集設(shè)備運(yùn)行工藝數(shù)據(jù)；

• 通過I/O接口和相應(yīng)的傳感器，采集發(fā)那科、龍門等機(jī)器人的焊接電流、電壓數(shù)據(jù)；

• 通過RS485通信口和相應(yīng)的儀表，采集氣體消耗量、砂量，角度、轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)；

• 通過RS485通信口和位移傳感器，采集進(jìn)給量、待料時(shí)間，輸入是否是固定值參數(shù)；

• 預(yù)留有其它通信接口，用于接入其它功能的傳感器、儀表；

• XL87智能采集終端，配置一路LoRa無線通信接口，用于采集無線傳感器的數(shù)據(jù)。對(duì)于大型的機(jī)器設(shè)備，如數(shù)控等離子火焰切割機(jī)、烘干房、龍門機(jī)器人、噴漆房、試壓等等設(shè)備，選擇無線傳感器，將采集的工藝數(shù)據(jù)無線上傳至XL87智能采集終端；

• 壓力、壓差、煙霧傳感器，溫度、可燃?xì)怏w、有毒有害氣體、粉塵、風(fēng)速、溫濕度、壓縮空氣含水量等參數(shù)，都配置無線傳感器進(jìn)行采集。

視覺檢測(cè)配置方案

• XL87智能采集終端，配置有Ethernet，RS485、USB等等接口，支持多種通信協(xié)議，可直接采集視覺傳感器的信號(hào)或是讀取視覺傳感器的數(shù)據(jù)；

• 選擇兩種視覺傳感器，一種視覺傳感器，用于判斷分析產(chǎn)品工藝質(zhì)量；另一種視覺傳感器，用于噴漆房，判斷工作人員是否戴口罩。

XL87智能采集終端

• 采集：設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)（啟動(dòng)、停止、待機(jī)、故障、試機(jī)），設(shè)備運(yùn)行工藝參數(shù)（壓力、溫度、流量、位移），設(shè)備能耗（電流、電壓、功率、電度、流量）；

• 讀取操作人員ID信息，記錄操作人員到、離機(jī)臺(tái)時(shí)間，統(tǒng)計(jì)工作時(shí)間；

• 讀取物料編碼信息，記錄物料加工時(shí)間，統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量；

• 讀取模具編碼信息，記錄模具上、離機(jī)臺(tái)時(shí)間，統(tǒng)計(jì)模具沖壓次數(shù)，模具維修、更換預(yù)提醒；

• 記錄、統(tǒng)計(jì)、分析：狀態(tài)變化時(shí)間及狀態(tài)持續(xù)時(shí)間，產(chǎn)量，設(shè)備OEE，各時(shí)段能耗，用戶需要的其它經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)計(jì)算；

• 生產(chǎn)人員、物料及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)關(guān)聯(lián)后的數(shù)據(jù)，并生成歷史數(shù)據(jù)；

• 基于ARM Cortex-A8架構(gòu)工業(yè)級(jí)處理器；Linux 操作系統(tǒng)；安裝My SQL數(shù)據(jù)庫，XL.Smart應(yīng)用軟件；

• 可選配觸摸屏、聲光報(bào)警器；按現(xiàn)場(chǎng)需求，配置DI/DO/AI/AO模塊；

• 配100/1000M雙以太網(wǎng)，Wi-Fi（5GHz ）；

• 可配LTE通信接口；

• 可配LoRa無線通訊接口，通訊接口可任意配置為下行、上傳通信方式，無線讀取傳感、采集節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)或是上傳采集的數(shù)據(jù)；

• 支持RS485、Profibus/Profinet、CAN、USB等通信接口，讀取第三方設(shè)備數(shù)據(jù)；

• 可選配掃描、讀卡等功能，并按用戶要求的技術(shù)參數(shù)供貨；

• 可按設(shè)備生產(chǎn)商的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)相應(yīng)的通信協(xié)議，讀取設(shè)備數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)示意圖

構(gòu)建Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，傳輸設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)裝置XL87智能采集終端 、Wi-Fi無線通信網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控中心服務(wù)器及工廠數(shù)字化平臺(tái)XL.Cloud軟件構(gòu)成。

• 采集點(diǎn)獲取機(jī)器運(yùn)行數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、產(chǎn)量數(shù)據(jù)、人員ID信息，無線上傳至局域網(wǎng)；

• XL.Cloud平臺(tái)，通過局域網(wǎng)，獲取智能采集終端推送的數(shù)據(jù)；

• XL.Cloud和XL87智能采集終端，都可將數(shù)據(jù)推送至MES、ERP等系統(tǒng)；

機(jī)器運(yùn)行數(shù)據(jù)分析

• 從時(shí)間利用、機(jī)器性能（生產(chǎn)率）、產(chǎn)品品質(zhì)等三個(gè)方面，計(jì)算、分析，從時(shí)間稼動(dòng)率、設(shè)備稼動(dòng)率、品質(zhì)稼動(dòng)率，計(jì)算設(shè)備綜合效率OEE；

• 依據(jù)機(jī)器的初始性能，正常老化程度系數(shù)，以及實(shí)際的生產(chǎn)性能，計(jì)算、分析，機(jī)器的生產(chǎn)性能是否處在正常的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，數(shù)據(jù)可視化分析、展示機(jī)器的性能；

• 分析機(jī)器各狀態(tài)的占比時(shí)間，出現(xiàn)的頻次，計(jì)算分析操作人員的工作效率，生產(chǎn)計(jì)劃的優(yōu)劣，用實(shí)際的運(yùn)行數(shù)據(jù)可視化展示；

• 計(jì)算、分析總產(chǎn)量，不合格品等數(shù)據(jù)，可視化展示品質(zhì)指標(biāo)；

• 計(jì)算、分析機(jī)器綜合效率OEE，生成綜合可視化數(shù)據(jù)報(bào)告。

機(jī)器運(yùn)行管理

• 平臺(tái)根據(jù)不同的機(jī)器，構(gòu)建不同的數(shù)據(jù)分析模型；

• 各管理崗位依據(jù)數(shù)據(jù)，從時(shí)間利用、機(jī)器性能（生產(chǎn)率）、產(chǎn)品品質(zhì)等方面，采取切實(shí)有效的措施，提升機(jī)器生產(chǎn)運(yùn)行效率；

• 通過持續(xù)的改進(jìn)、優(yōu)化，讓機(jī)器各項(xiàng)指標(biāo)都運(yùn)行在更好的狀態(tài)。

IoT平臺(tái)XL.Cloud

• 企業(yè)級(jí)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)SaaS云平臺(tái)；

• XL.Cloud，是為工業(yè)企業(yè)用戶設(shè)計(jì)開發(fā)，針對(duì) 機(jī)器、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)計(jì)算分析的管理平臺(tái)，安裝在企業(yè)服務(wù)器或第三方云服務(wù)器上；

• 中文、英文兩個(gè)不同的語言版本可選；

• 支持支持WIN Sever 2008、2012等以上版本操作系統(tǒng)；

• 支持支持MY SQL、SQL Server數(shù)據(jù)庫；

• 支持Ethernet、NB-IoT、LTE(4G)等通信方式的接入；

• 支持MQTT、SOAP，XL/6-IoT、XL/9-DB、XL/9-RDS等等通信協(xié)議，并可和第三方數(shù)據(jù)庫，Oracle、SAP等交換數(shù)據(jù)；

• 支持10萬級(jí)采集節(jié)點(diǎn)并發(fā)。