離散型制造智能工廠 課件 CH4 工廠數(shù)據(jù)采集

04工廠數(shù)據(jù)采集目錄/Contents01車間數(shù)據(jù)的來源、類型02數(shù)據(jù)采集方式03數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的架構(gòu)04終端數(shù)據(jù)采集技術(shù)05工廠數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)06數(shù)據(jù)采集與物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)07案例分析車間數(shù)據(jù)的來源生產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)：設(shè)備（包括加工、物流等各類設(shè)備）的運(yùn)行狀態(tài)、停機(jī)狀態(tài)、故障信息等，以及設(shè)備的故障時(shí)間、故障類型、維修時(shí)間等。工藝參數(shù)數(shù)據(jù)：生產(chǎn)過程中的各項(xiàng)工藝參數(shù)，比如溫度、壓力、速度等。計(jì)劃/工單數(shù)據(jù)：各位/機(jī)臺(tái)當(dāng)前生產(chǎn)工單號、產(chǎn)品型號、實(shí)際生產(chǎn)數(shù)量、開始時(shí)間、完成時(shí)間等。作業(yè)過程數(shù)據(jù)：工序開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、工序產(chǎn)出數(shù)量、不良品數(shù)量等。質(zhì)量管控?cái)?shù)據(jù)：各質(zhì)量控制參數(shù)首檢、抽檢/全檢數(shù)據(jù)、質(zhì)量異常信息等。物料管控?cái)?shù)據(jù)：原材料/在制品/成品數(shù)據(jù)領(lǐng)料/入庫數(shù)據(jù)、流轉(zhuǎn)、批次等。人員管控?cái)?shù)據(jù)：員工的上崗時(shí)間、操作的工序/機(jī)臺(tái)、產(chǎn)出的數(shù)量等。能耗數(shù)據(jù)：各車間、產(chǎn)線、機(jī)臺(tái)的水、電、壓縮空氣、燃?xì)獾雀黝惸芎墓芸財(cái)?shù)據(jù)。車間/倉庫環(huán)境數(shù)據(jù)：如溫濕度、空氣質(zhì)量等環(huán)境參數(shù)，有些情況下這些數(shù)據(jù)可能對生產(chǎn)過程有影響，需要進(jìn)行監(jiān)測和記錄。車間數(shù)據(jù)的來源工業(yè)現(xiàn)場感知與控制設(shè)備,包括傳感器、控制器、執(zhí)行器、監(jiān)控系統(tǒng)等。該類數(shù)據(jù)源主要分布在車間設(shè)備層和生產(chǎn)單元層。這一類數(shù)據(jù)往往可以以自動(dòng)采集的方式獲取。位于設(shè)備層的數(shù)據(jù)源主要是傳感器、條碼標(biāo)簽、儀器儀表等,從生產(chǎn)裝備、環(huán)境中采集基本信息、工作狀態(tài)、運(yùn)行環(huán)境參數(shù)、績效能力等數(shù)據(jù)。位于單元層的數(shù)據(jù)源主要是工業(yè)控制器和監(jiān)控系統(tǒng)等,包含設(shè)備層上傳的數(shù)據(jù)以及控制數(shù)據(jù)等,如可編程邏輯控制器(PLC)、分布式控制系統(tǒng)(DCS)、監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(SCADA)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)等?，F(xiàn)場作業(yè)過程。主要包括車間的生產(chǎn)管理、車間作業(yè)、人員績效考核、設(shè)備維修保養(yǎng)、設(shè)備績效能力、工輔具出入庫等生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)。這一類數(shù)據(jù)通常較多需要手工輸入，整體采集的自動(dòng)化程度偏低。目錄/Contents01車間數(shù)據(jù)的來源、類型02數(shù)據(jù)采集方式03數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的架構(gòu)04終端數(shù)據(jù)采集技術(shù)05工廠數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)06數(shù)據(jù)采集與物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)07案例分析數(shù)據(jù)采集方式采集方式操作方法說明應(yīng)用范圍優(yōu)缺點(diǎn)手工采集方式表單記錄手工填寫記錄表單，匯總、統(tǒng)計(jì)后手工輸入軟件系統(tǒng)；多種數(shù)據(jù)類型適用范圍廣、靈活性高；存在人為出錯(cuò)，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性較低等問題手工采集方式設(shè)備錄入操作生產(chǎn)現(xiàn)場的計(jì)算機(jī)、觸摸屏錄入數(shù)據(jù)多種數(shù)據(jù)類型適用范圍廣、靈活性高；存在人為出錯(cuò)，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性較低等問題半自動(dòng)采集方式條碼槍按照編碼規(guī)則打印條碼，通過掃描設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)采集配置條碼的識(shí)別對象較手工采集，效率、精確度、穩(wěn)定性更高；僅限于近距離、靜態(tài)的數(shù)據(jù)采集；不可重寫數(shù)據(jù)、標(biāo)簽易受污損、不能批量讀取、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)有限半自動(dòng)采集方式RFID讀寫器將數(shù)據(jù)寫入標(biāo)簽存儲(chǔ)區(qū)，通過射頻信號自動(dòng)讀取標(biāo)簽數(shù)據(jù)配置電子標(biāo)簽的識(shí)別對象較條碼技術(shù)，具有遠(yuǎn)距離批量讀取、動(dòng)態(tài)讀寫、重復(fù)使用、數(shù)據(jù)容量大等優(yōu)點(diǎn)；能在各種惡劣環(huán)境下有效進(jìn)行工作；數(shù)據(jù)采集可無需人工參與半自動(dòng)采集方式PDA通常配置有顯示屏、按鍵、數(shù)據(jù)接口等硬件，具備條碼掃描、RFID識(shí)別、手機(jī)拍照等功能配置條碼或電子標(biāo)簽的識(shí)別對象有效采集各種動(dòng)態(tài)信息，具有體積小、靈活方便、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)；彌補(bǔ)自動(dòng)采集在豐富性、適應(yīng)性上的缺陷，根據(jù)需求進(jìn)行應(yīng)用功能擴(kuò)展自動(dòng)采集方式傳感器利用熱電、磁電等效應(yīng)采集設(shè)備狀態(tài)信息多種設(shè)備類型的數(shù)據(jù)采集靈活方便，應(yīng)用范圍廣；通過采集終端開發(fā)，實(shí)現(xiàn)不同類型設(shè)備數(shù)據(jù)的針對性采集自動(dòng)采集方式PLC通過設(shè)備I/O接口信號采集設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)自帶接口的數(shù)控設(shè)備；普通設(shè)備需進(jìn)行PLC改造布線復(fù)雜、易損壞設(shè)備自身電氣系統(tǒng)；多用于種類較為單一的設(shè)備群系統(tǒng)集成自動(dòng)采集方式DNC通過DNC接口構(gòu)建DNC網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行設(shè)備數(shù)據(jù)采集數(shù)控設(shè)備的數(shù)據(jù)采集具有適應(yīng)性高、采集智能化、數(shù)據(jù)完整等優(yōu)點(diǎn)；實(shí)施成本較高、集成困難。目錄/Contents01車間數(shù)據(jù)的來源、類型02數(shù)據(jù)采集方式03數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的架構(gòu)04終端數(shù)據(jù)采集技術(shù)05工廠數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)06數(shù)據(jù)采集與物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)07案例分析數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的架構(gòu)目錄/Contents01車間數(shù)據(jù)的來源、類型02數(shù)據(jù)采集方式03數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的架構(gòu)04終端數(shù)據(jù)采集技術(shù)05工廠數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)06數(shù)據(jù)采集與物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)07案例分析終端數(shù)據(jù)采集技術(shù)直接聯(lián)網(wǎng)通信采集工業(yè)網(wǎng)關(guān)采集遠(yuǎn)程IO模塊采集基于條碼的數(shù)據(jù)采集基于RFID的數(shù)據(jù)采集直接聯(lián)網(wǎng)通信采集直接聯(lián)網(wǎng)是指利用數(shù)控系統(tǒng)自身的通信協(xié)議和通信網(wǎng)口，無需添加任何硬件，直接與車間的局域網(wǎng)連接，并與數(shù)據(jù)采集服務(wù)器進(jìn)行通信。服務(wù)器上的軟件可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行展示、統(tǒng)計(jì)和分析，一般能夠采集機(jī)床的開機(jī)、關(guān)機(jī)、運(yùn)行、暫停和報(bào)警狀態(tài)，以及記錄報(bào)警信息。高端數(shù)控系統(tǒng)通常配備用于數(shù)據(jù)通信的以太網(wǎng)口，通過不同的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)控機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。工業(yè)網(wǎng)關(guān)采集對于沒有以太網(wǎng)通信接口或不支持以太網(wǎng)通信的數(shù)控系統(tǒng)，可以通過工業(yè)以太網(wǎng)關(guān)連接數(shù)控機(jī)床的PLC控制器，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備數(shù)據(jù)的采集，從而實(shí)時(shí)獲取設(shè)備的開機(jī)、關(guān)機(jī)、運(yùn)行、暫停和報(bào)警狀態(tài)。工業(yè)通信網(wǎng)關(guān)能夠在各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之間進(jìn)行報(bào)文轉(zhuǎn)換，將車間內(nèi)不同種類的PLC的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換成一種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，通過該協(xié)議，數(shù)據(jù)采集服務(wù)器能夠?qū)崟r(shí)獲取現(xiàn)場PLC設(shè)備的信息。遠(yuǎn)程IO模塊采集對于無法直接進(jìn)行以太網(wǎng)通信且沒有PLC控制單元的設(shè)備，可以通過部署遠(yuǎn)程IO模塊進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集。遠(yuǎn)程IO模塊是一種工業(yè)級遠(yuǎn)程采集與控制模塊，能夠提供無源節(jié)點(diǎn)的開關(guān)量輸入采集。通過分析設(shè)備的電氣系統(tǒng)，確定需要的電氣信號并連接到遠(yuǎn)程IO模塊，模塊將電氣系統(tǒng)的開關(guān)量和模擬量轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，通過車間局域網(wǎng)傳輸給數(shù)據(jù)采集服務(wù)器。使用遠(yuǎn)程IO模塊可以實(shí)時(shí)采集設(shè)備的開機(jī)、關(guān)機(jī)、運(yùn)行、報(bào)警和暫停狀態(tài)。基于條碼的數(shù)據(jù)采集基于RFID的數(shù)據(jù)采集目錄/Contents01車間數(shù)據(jù)的來源、類型02數(shù)據(jù)采集方式03數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的架構(gòu)04終端數(shù)據(jù)采集技術(shù)05工廠數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)06數(shù)據(jù)采集與物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)07案例分析工廠數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)Wi-Fi5GZigbeeWi-Fi5G5G代表第五代移動(dòng)通信技術(shù)，是一種全新的通信標(biāo)準(zhǔn)，為工廠車間數(shù)據(jù)傳輸帶來了更快的速度、更低的延遲和更可靠的連接。優(yōu)勢：超高速度與低延遲：5G理論峰值速率可達(dá)數(shù)十Gbps，端到端時(shí)延低至毫秒級，為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程操控和高清視頻監(jiān)控等應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。大容量連接：每平方公里可支持百萬級設(shè)備連接，滿足智能工廠中大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)需求。高可靠性與穩(wěn)定性：通過網(wǎng)絡(luò)切片和服務(wù)質(zhì)量（QoS）策略，5G能夠?yàn)殛P(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用提供接近100%的可用性和小于1毫秒的穩(wěn)定時(shí)延，確保生產(chǎn)過程的連續(xù)性和安全性。靈活性與可擴(kuò)展性：5G網(wǎng)絡(luò)的部署更加靈活，能夠根據(jù)工廠布局和未來需求進(jìn)行快速調(diào)整和擴(kuò)展，適應(yīng)智能化生產(chǎn)的不斷演進(jìn)。Zigbee目錄/Contents01車間數(shù)據(jù)的來源、類型02數(shù)據(jù)采集方式03數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的架構(gòu)04終端數(shù)據(jù)采集技術(shù)05工廠數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)06數(shù)據(jù)采集與物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)07案例分析數(shù)據(jù)采集與物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)區(qū)別與聯(lián)系物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)區(qū)別與聯(lián)系關(guān)注點(diǎn)不同：工廠數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)聚焦于單一工廠內(nèi)部的數(shù)據(jù)獲??；物聯(lián)網(wǎng)更廣泛地連接各種物體，不僅限于工業(yè)；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)則側(cè)重于整個(gè)制造系統(tǒng)的優(yōu)化和創(chuàng)新。應(yīng)用深度不同：物聯(lián)網(wǎng)可能更多關(guān)注于連接本身，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)則深入到數(shù)據(jù)分析和業(yè)務(wù)流程的優(yōu)化。目標(biāo)不同：物聯(lián)網(wǎng)旨在提升生活的智能化水平，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)則以提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和推動(dòng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級為目標(biāo)。目錄/Contents01車間數(shù)據(jù)的來源、類型02數(shù)據(jù)采集方式03數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的架構(gòu)04終端數(shù)據(jù)采集技術(shù)05工廠數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)06數(shù)據(jù)采集與物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)07案例分析案例：浙江SF軸承股份有限公司困難與挑戰(zhàn)：（1）在車間狀態(tài)監(jiān)測方面無法實(shí)時(shí)看到關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行指標(biāo)。無法實(shí)時(shí)掌握設(shè)備的有效利用率。無法高效獲取用戶操作數(shù)據(jù)和設(shè)備故障數(shù)據(jù)。車間設(shè)備人工巡視成本高。（2）大數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化提升方面如何通過分析監(jiān)控有效降低設(shè)備關(guān)鍵零部件的備件成本。很難通過預(yù)測而減少設(shè)備使用中的突發(fā)故障。如何通過故障&行為分析，改進(jìn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。案例：浙江SF軸承股份有限公司項(xiàng)目主要目標(biāo)如下：通過數(shù)據(jù)自動(dòng)采集與分析系統(tǒng)，實(shí)時(shí)掌控核心設(shè)備運(yùn)行工況參數(shù)。確保設(shè)備的維護(hù)、保養(yǎng)、維修得到及時(shí)、完整的執(zhí)行。通過設(shè)備數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，做工況實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高產(chǎn)品質(zhì)量的追溯性。設(shè)備有效利用率能得到初步的掌握，為實(shí)施MES打下基礎(chǔ)。為基于車間工況的大數(shù)據(jù)分析奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。案例：浙江SF軸承股份有限公司采集數(shù)據(jù)項(xiàng)采集數(shù)據(jù)樣例開始檢查時(shí)間13時(shí)15分16秒產(chǎn)品計(jì)劃號SJJH20