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基于XIoT的機(jī)器運(yùn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

基于XIoT的機(jī)器運(yùn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

2021/9/26 11:53:14

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,對獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行更高層級的分析及機(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)及時間數(shù)據(jù):實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)、開機(jī)時間、關(guān)機(jī)時間、報警監(jiān)控(故障時間)、運(yùn)轉(zhuǎn)時間、空轉(zhuǎn)時間;

  • 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:煙霧報警、可燃?xì)怏w、粉塵監(jiān)測,環(huán)境溫、濕度。

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運(yùn)行數(shù)據(jù)獲取方案

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

  • 從提供的現(xiàn)場設(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)測儀表,從機(jī)器設(shè)備上采集信號,生成設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù);

  • 開機(jī)時間、關(guān)機(jī)時間、報警監(jiān)控、狀態(tài)顯示、運(yùn)轉(zhuǎn)時間、空轉(zhuǎn)(載)時間:直接從機(jī)器設(shè)備上采集信號,計算、判斷、統(tǒng)計,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,采集氣體流量數(shù)據(jù);

  • 配置壓力、差壓傳感器,監(jiān)測、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警記錄;

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  • 待料時間: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,獲取待料時間;

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

  • 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:配置角度傳感器監(jiān)測角度數(shù)據(jù);

  • 配置氣體傳感器,檢測氣體濃度數(shù)據(jù),根據(jù)現(xiàn)場要求,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,檢測產(chǎn)品加工工藝是否達(dá)到質(zhì)量工藝要求;

  • 檢測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: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。

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采集裝置選型及配置方案

  • 以一臺機(jī)器設(shè)備為一個數(shù)據(jù)采集對象,每臺設(shè)備配置1臺XL87智能采集終端;

  • 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)(啟動、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,進(jìn)行分析判斷、計算統(tǒng)計,獲取設(shè)備開機(jī)時間、停機(jī)時間、運(yùn)轉(zhuǎn)時間、空轉(zhuǎn)時間、異常故障報警、顯示實(shí)時運(yùn)行狀態(tài),按班、開、周、月時段,統(tǒng)計各狀態(tài)的持續(xù)時間,計算、分析設(shè)備的時間利用、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)。

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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、待料時間,輸入是否是固定值參數(shù);

  • 預(yù)留有它通信接口,用于接入其它功能的傳感器、儀表;

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  • 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。

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視覺檢測配置方案

  • 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

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XL87智能采集終端

  • 采集:設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)(啟動、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)臺時間,統(tǒng)計工作時間;

  • 讀取物料編碼信息,記錄物料加工時間,統(tǒng)計產(chǎn)量;

  • 讀取模具編碼信息,記錄模具上、離機(jī)臺時間,統(tǒng)計模具沖壓次數(shù),模具維修、更換預(yù)提醒;

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

  • 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);

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  • 基于ARM Cortex-A8架構(gòu)工業(yè)級處理器;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、聲光報警器;按現(xiàn)場需求,配置DI/DO/AI/AO模塊;

  • 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)。

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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,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);

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機(jī)器運(yùn)行數(shù)據(jù)分析

  • 從時間利用、機(jī)器性能(生產(chǎn)率)、產(chǎn)品品質(zhì)等三個方面,計算、分析,從時間稼動率、設(shè)備稼動率、品質(zhì)稼動率,計算設(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)的占比時間,出現(xiàn)的頻次,計算分析操作人員的工作效率,生產(chǎn)計劃的優(yōu)劣,用實(shí)際的運(yùn)行數(shù)據(jù)可視化展示;

  • 計算、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);

  • 計算、分析機(jī)器綜合效率OEE,生成綜合可視化數(shù)據(jù)報告。

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機(jī)器運(yùn)行管理

  • 平臺根據(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)。

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IoT平臺XL.Cloud

  • 企業(yè)級的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)SaaS云平臺;

  • XL.Cloud,是為工業(yè)企業(yè)用戶設(shè)計開發(fā),針對 機(jī)器、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)計算分析的管理平臺,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10萬級采集節(jié)點(diǎn)并發(fā)。

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審核編輯(
王靜
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