需求概述

獲取工廠大車間、小車間，各類機加、焊接、噴塗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台，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。

運行數據獲取方案

• 以一台/套機器設備為數據採集對象；
• 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，本方案設計的數據採集方式是，增加採集裝置及相應的傳感器、監測儀表，從機器設備上採集信號，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：直接從機器設備上採集信號，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，採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，採集氣體流量數據；
• 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；

• 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，採集、記錄設備工作過程中的溫度變化數據；
• 頻率監測：根據要求從變頻器採集頻率數據，或是加裝傳感器機器設備運轉往復的頻率。

採集裝置選型及配置方案

• 以一台機器設備為一個數據採集對象，每台設備配置1台XL87智能採集終端；
• 設備運行狀態數據（啟動、停止、運行、待機、故障、死機）：XL87智能數據採集終端，配置有I/O，直接從機器設備的控制系統，採集運行信號，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。

工藝參數採集方案示意

• XL87智能採集終端，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採集設備運行工藝數據；
• 通過I/O接口和相應的傳感器，採集發那科、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，採集氣體消耗量、砂量，角度、轉速等數據；
• 通過RS485通信口和位移傳感器，採集進給量、待料時間，輸入是否是固定值參數；
• 預留有其它通信接口，用於接入其它功能的傳感器、儀表；

• XL87智能採集終端，配置一路LoRa無線通信接口，用於採集無線傳感器的數據。對於大型的機器設備，如數控等離子火焰切割機、烘乾房、龍門機器人、噴漆房、試壓等等設備，選擇無線傳感器，將採集的工藝數據無線上傳至XL87智能採集終端；
• 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採集。

視覺檢測配置方案

• XL87智能採集終端，配置有Ethernet，RS485、USB等等接口，支持多種通信協議，可直接採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，用於判斷分析產品工藝質量；另一種視覺傳感器，用於噴漆房，判斷工作人員是否戴口罩。

XL87智能採集終端

• 採集：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、離機台時間，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、離機台時間，統計模具衝壓次數，模具維修、更換與提醒；
• 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後的數據，並生成歷史數據；

• 基於ARM Cortex-A8架構工業級處理器；Linux 作業系統；安裝My SQL資料庫，XL.Smart應用軟體；
• 可選配觸控螢幕、聲光報警器；按現場需求，配置DI/DO/AI/AO模塊；
• 配100/1000M雙乙太網，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、採集節點數據或是上傳採集的數據；
• 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，並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。

系統示意圖

• 構建Wi-Fi網絡，傳輸設備運行數據。
• 系統由數據採集節點裝置XL87智能採集終端 、Wi-Fi無線通信網絡、監控中心伺服器及工廠數位化平台XL.Cloud軟體構成。
• 採集點獲取機器運行數據、工藝數據、產量數據、人員ID信息，無線上傳至區域網；
• XL.Cloud平台，通過區域網，獲取智能採集終端推送的數據；
• XL.Cloud和XL87智能採集終端，都可將數據推送至MES、ERP等系統；

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，正常老化程度係數，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。

機器運行管理

• 平台根據不同的機器，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，採取切實有效的措施，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。

IoT平台XL.Cloud

• 企業級的工業物聯網SaaS雲平台；
• 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台，安裝在企業伺服器或第三方雲伺服器上；
• 中文、英文兩個不同的語言版本可選；
• 支持支持WIN Sever 2008、2012等以上版本作業系統；
• 支持支持MY SQL、SQL Server資料庫；
• 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，並可和第三方資料庫，Oracle、SAP等交換數據；
• 支持10萬級採集節點並發。