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基于XIoT的機器運行數據采集系統

基于XIoT的機器運行數據采集系統

2021/9/26 11:53:14

需求概述

獲取工廠大車間、小車間,各類機加、焊接、噴涂等機器的運行數據上傳到企業MES,或另建一套機器運行數據分析管控平臺,對獲取的數據進行更高層級的分析及機器生產運行管理。

需求的機器運行數據如下:

  • 運行狀態及時間數據:實時運行狀態、開機時間、關機時間、報警監控(故障時間)、運轉時間、空轉時間;

  • 工藝參數:電流、電壓、角度、轉速、壓力、氣體流量、速度;

  • 環境、安全:煙霧報警、可燃氣體、粉塵監測,環境溫、濕度。

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運行數據獲取方案

  • 以一臺/套機器設備為數據采集對象;

  • 從提供的現場設備資料,從原控制系統(PLC、PC)內讀取數據的可能性比較小,本方案設計的數據采集方式是,增加采集裝置及相應的傳感器、監測儀表,從機器設備上采集信號,生成設備運行數據;

  • 開機時間、關機時間、報警監控、狀態顯示、運轉時間、空轉(載)時間:直接從機器設備上采集信號,計算、判斷、統計,獲取相所需的數據;

  • 電流、電壓:安裝電流互感器、電壓變送器,采集機器人工作時間的焊接電流、電壓數據;

  • 氣體流量:安裝微型氣體流量計,采集氣體流量數據;

  • 配置壓力、差壓傳感器,監測、記錄設備運行過程中的壓力、差壓數據;

  • 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;

  • 轉速:加裝轉速傳感器,獲取轉速信號;

  • 進給量:根據設備的進給料操作,加裝位移傳感器,獲取進給量數據;

  • 角度監測:配置角度傳感器監測角度數據;

  • 配置氣體傳感器,檢測氣體濃度數據,根據現場要求,可選可燃氣體或其它有害的氣體種類傳感器;

  • 配置視覺傳感器,檢測產品加工工藝是否達到質量工藝要求;

  • 檢測是否輸入固定值參數:配置位移等相關功能的傳感器,獲取實際的輸入值,是否是設定的輸入參數;

  • 安裝粉塵傳感器,監測PM2.5、PM10;

  • 安裝溫度傳感器,采集、記錄設備工作過程中的溫度變化數據;

  • 頻率監測:根據要求從變頻器采集頻率數據,或是加裝傳感器機器設備運轉往復的頻率。

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采集裝置選型及配置方案

  • 以一臺機器設備為一個數據采集對象,每臺設備配置1臺XL87智能采集終端;

  • 設備運行狀態數據(啟動、停止、運行、待機、故障、試機):XL87智能數據采集終端,配置有I/O,直接從機器設備的控制系統,采集運行信號,進行分析判斷、計算統計,獲取設備開機時間、停機時間、運轉時間、空轉時間、異常故障報警、顯示實時運行狀態,按班、開、周、月時段,統計各狀態的持續時間,計算、分析設備的時間利用、設備性能、產品品質及設備的綜合效率,生成用戶需要的生產技術指標數據。

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工藝參數采集方案示意

  • 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備運行工藝數據;

  • 通過I/O接口和相應的傳感器,采集發那科、龍門等機器人的焊接電流、電壓數據;

  • 通過RS485通信口和相應的儀表,采集氣體消耗量、砂量,角度、轉速等數據;

  • 通過RS485通信口和位移傳感器,采集進給量、待料時間,輸入是否是固定值參數;

  • 預留有它通信接口,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據。對于大型的機器設備,如數控等離子火焰切割機、烘干房、龍門機器人、噴漆房、試壓等等設備,選擇無線傳感器,將采集的工藝數據無線上傳至XL87智能采集終端;

  • 壓力、壓差、煙霧傳感器,溫度、可燃氣體、有毒有害氣體、粉塵、風速、溫濕度、壓縮空氣含水量等參數,都配置無線傳感器進行采集。

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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據;

  • 選擇兩種視覺傳感器,一種視覺傳感器,用于判斷分析產品工藝質量;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:設備運行狀態(啟動、停止、待機、故障、試機),設備運行工藝參數(壓力、溫度、流量、位移),設備能耗(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、離機臺時間,統計工作時間;

  • 讀取物料編碼信息,記錄物料加工時間,統計產量;

  • 讀取模具編碼信息,記錄模具上、離機臺時間,統計模具沖壓次數,模具維修、更換預提醒;

  • 記錄、統計、分析:狀態變化時間及狀態持續時間,產量,設備OEE,各時段能耗,用戶需要的其它經濟性能指標計算;

  • 生產人員、物料及設備運行狀態關聯后的數據,并生成歷史數據;

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  • 基于ARM Cortex-A8架構工業級處理器;Linux 操作系統;安裝My SQL數據庫,XL.Smart應用軟件;

  • 可選配觸摸屏、聲光報警器;按現場需求,配置DI/DO/AI/AO模塊;

  • 100/1000M雙以太網,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、采集節點數據或是上傳采集的數據;

  • 支持RS485、Profibus/Profinet、CAN、USB等通信接口,讀取第三方設備數據;

  • 可選配掃描、讀卡等功能,并按用戶要求的技術參數供貨;

  • 可按設備生產商的通信協議標準,開發相應的通信協議,讀取設備數據。

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系統示意圖

構建Wi-Fi網絡,傳輸設備運行數據。

系統由數據采集節點裝置XL87智能采集終端 、Wi-Fi無線通信網絡、監控中心服務器及工廠數字化平臺XL.Cloud軟件構成。

  • 采集點獲取機器運行數據、工藝數據、產量數據、人員ID信息,無線上傳至局域網;

  • XL.Cloud平臺,通過局域網,獲取智能采集終端推送的數據;

  • XL.Cloud和XL87智能采集終端,都可將數據推送至MES、ERP等系統;

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機器運行數據分析

  • 從時間利用、機器性能(生產率)、產品品質等三個方面,計算、分析,從時間稼動率、設備稼動率、品質稼動率,計算設備綜合效率OEE;

  • 依據機器的初始性能,正常老化程度系數,以及實際的生產性能,計算、分析,機器的生產性能是否處在正常的標準狀態,數據可視化分析、展示機器的性能;

  • 分析機器各狀態的占比時間,出現的頻次,計算分析操作人員的工作效率,生產計劃的優劣,用實際的運行數據可視化展示;

  • 計算、分析總產量,不合格品等數據,可視化展示品質指標;

  • 計算、分析機器綜合效率OEE,生成綜合可視化數據報告。

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機器運行管理

  • 平臺根據不同的機器,構建不同的數據分析模型;

  • 各管理崗位依據數據,從時間利用、機器性能(生產率)、產品品質等方面,采取切實有效的措施,提升機器生產運行效率;

  • 通過持續的改進、優化,讓機器各項指標都運行在更好的狀態。

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IoT平臺XL.Cloud

  • 企業級的工業物聯網SaaS云平臺;

  • XL.Cloud,是為工業企業用戶設計開發,針對 機器、設備運行數據計算分析的管理平臺,安裝在企業服務器或第三方云服務器上;

  • 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;

  • 支持支持MY SQL、SQL Server數據庫;

  • 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等等通信協議,并可和第三方數據庫,Oracle、SAP等交換數據;

  • 支持10萬級采集節點并發。

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審核編輯(
王靜
)
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