淺談工業生產現場數據採集

2021-01-08 OFweek維科網

工業生產現場數據採集原則

目的性。在做設備的數據採集之前,先要明確所要採集的數據是否具有可觀的價值。工業現場其實已經有很多的數據採集系統了,SCADA、HMI什麼的也都是應用很廣泛了,但是,其中又有多少數據被充分的分析,挖掘其潛在的價值的呢?

大部分情況是,採集了數據後並不知道怎麼去利用。國內大部分的工業現場還處在解決生產過程可見性的階段,能夠先把數據採集上來是當務之急,至少能夠實時地了解到現場都發生了什麼。在智能製造背景下,要將目光放長遠,在做數據採集之前,儘可能地多去思考一下什麼樣的數據對我們的業務改進幫助最大,這樣也許會讓我們在數據採集方面的投資回報率更好看一些。

經濟性。對於工業現場的數據採集,很多人第一個想法就是裝傳感器。不管什麼樣的項目,我們首先需要考慮的是投資回報率的問題,裝傳感器的方式可能是投資最大的一種。因此,做設備層的數據採集,一定要結合我們的數採目標,充分利用設備的現有條件(比如,設備已經具備的上位機系統、已經具備的通訊協議等)用最經濟高效的方式來做數採技術路線的設計。

工業數據採集設備分類:有上位機系統的設備(設備自帶的監控系統)、基於TCP/IP通訊協議的設備、基於非TCP/IP通訊協議的設備、不具備通訊接口的設備。

自動化生產線數據採集

自動化系統設備數據採集系統採集方法主要是通過Web系統、生產線工作站系統、OPC伺服器等配置對生產線上的各個設備的生產數據進行監控。同時將有效數據採集倉儲在資料庫中。這對整個生產系統進行生產線、工作流程、工序參數、設備類型、設備參數、OPC服務、通訊協議的全方位設置、管理。

如需增加設備,只要在中心管理系統增加相應的設備類型,配置好相關的採集參數即可,可有效節約成本;生產過程中通過緩存交互數據,不直接和資料庫交互,極大的提高了數據採集的性能;通過心跳檢測程序,實時反饋生產設備的異常,保證生產數據完整性。

一種自動化生產線設備數據採集方法,其特徵在於,其包括如下步驟:

1.根據自動化生產線上各種設備的不同協議類型,將支持OPC相關協議的設備與OPC連接;將支持COM開放協議的設備與生產線工作站系統中的串口交換機連接;將支持TCP開放協議的設備與生產線工作站系統中的網口交換機連接;

2.通過Web系統配置生產線的全局屬性;

3.生產線工作站系統啟動時從Web系統中同步本生產線所有相關配置,並存入緩存;

4.生產線工作站初始化時,根據設備在Web系統的協議類型,連接每個設備,並啟用OPC監聽、TCP監聽或COM監聽。對於「基於TCP/IP通訊協議」,比較常用的有OPC Classic、Siemens S7、Modbus-TCP等通用協議,也有設備廠商自行定義的私有協議。這些協議的特點是都是基於TCP/IP協議簇,只是應用層協議不同。採用這些協議的設備一般都會有RJ45的接口,也就是乙太網口,都可以直接通過乙太網接入到車間網絡中。對這些設備的數據採集,我們需要做的就是對上述協議的解析。對於OPC等通用協議,已經有很多成熟的SCADA產品可以利用,近些年,也有很多開源框架、商業化的組件可以應用,比如Eclipse neoSCADA,Kepware等等,都能夠在完成上述協議的解析的同時,將其轉換為一些IT領域常用的接口(RESTful API),方便其他信息系統的對接。

5、將監聽到的每個設備數據寫入工作站資料庫。

設備數據分析

人們可以通過多種查詢工具可以快速查詢生產實時數據、相關歷史數據。給管理人員重要決策提供有效數據基礎。可以對數據進行橫向比較,可以對歷史數據進行分析。通過系統統計分析沒太機器的運轉率,故障時間累計以及車間設備總體利用率。系統可以提供柱狀圖、餅圖、報表等分析工具,展現現場設備運轉統計分析數據。自動統計每天限的產量數據,可以按照不同的班組、時間段等多種條件進行綜合查詢。

同時對於設備的故障管理也可以進行相關數據記錄,比如不同的設備及其臺號,故障類型、時間段等多種條件進行歷史查詢賽選。這樣可以進行歷史數據查詢,更好的幫助技術人員進行設備故障原因分分析,提高問題解決效率。

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