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電工行業(yè)設(shè)備運行數(shù)據(jù)采集技術(shù)方案

來源: | 2021-11-08

需求概述

公司,大車間、小車間,各類機加、焊接、噴涂等等機器的運行數(shù)據(jù),上傳到公司的MES,或是另建一套機器運行行數(shù)據(jù)分析管控平臺,對獲取的數(shù)據(jù)據(jù),進行更高層級的分析及機器生產(chǎn)運行管理。




 

需求的機器運行數(shù)據(jù)如下:

運行狀態(tài)及時間數(shù)據(jù):實時運行狀態(tài)、開機時間、關(guān)機時間、報警監(jiān)控(故障時間)、運轉(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、可燃氣體、粉塵監(jiān)測,環(huán)境溫、濕度;

 

運行數(shù)據(jù)獲取方案

 

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;

進給量:根據(jù)設(shè)備的進給料操作,加裝位移傳感器,獲取進給量數(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,可選可燃氣體,或其它有害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),或是加裝傳感器機器設(shè)備運轉(zhuǎn)往復(fù)的頻率;

 




 

采集裝置選型及配置方案


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

 

設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)(啟動、停止、運行、待機、故障、試機):XL87智能數(shù)據(jù)采集終端,配置有I/O,直接從機器設(shè)備的控制系統(tǒng),采集運行信號,進行分析判斷、計算統(tǒng)計,獲取設(shè)備開機時間、停機時間、運轉(zhuǎn)時間、空轉(zhuǎn)時間、異常故障報警、顯示實時運行狀態(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)指標數(shù)據(jù);

 

工藝參數(shù)采集方案示意


XL87智能采集終端,配置有 DI/AI/DO/AOEthernet,LoRa(無線)RS485、CANUSB等等接口,通過各種功能的傳感器,采集設(shè)備運行工藝數(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)據(jù);

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(shù);

并預(yù)留有共它通信接口,用于接入其它功能的傳感器、儀表。

 

 

工藝參數(shù)采集方案示意


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)。對于大型的機器設(shè)備,如數(shù)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(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、可燃氣體、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行采集;

 

視覺檢測配置方案


XL87智能采集終端,配置有EthernetRS485、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;

 

 

XL87智能采集終端


采集:設(shè)備運行狀態(tài)(啟動、停止、待機、故障、試機);設(shè)備運行工藝參數(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)濟性能指標計算;

 生產(chǎn)人員、物料,及設(shè)備運行狀態(tài)關(guān)聯(lián)后的數(shù)據(jù),并生成歷史數(shù)據(jù);

 

 


 

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-Fi5GHz );

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)點數(shù)據(jù),或是上傳采集的數(shù)據(jù)。

支持RS485、Profibus/Profinet、CANUSB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)議標準,開發(fā)相應(yīng)的通信協(xié)議,讀取設(shè)備數(shù)據(jù);

 

系統(tǒng)示意圖


     構(gòu)建Wi-Fi網(wǎng)絡(luò),傳輸設(shè)備運行數(shù)據(jù)

     系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集節(jié)點裝置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;

 采集點獲取機器運行數(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);

 

 

機器運行數(shù)據(jù)分析

從時間利用、機器性能(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)機器的初始性能,正常老化程度系數(shù),以及實際的生產(chǎn)性能,計算、分析,機器的生產(chǎn)性能是否處在正常的標準狀態(tài),數(shù)據(jù)可視化分析、展示機器的性能。

分析機器各狀態(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,用實際的運行數(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;

計算、分析,機器綜合效率OEE,生成綜合可視化數(shù)據(jù)報告。


 

機器運行管理


平臺根據(jù)不同的機器,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、機器性能(生產(chǎn)率)、產(chǎn)品品質(zhì),等方面,采取切實有效的措施,提升機器生產(chǎn)運行效率;

通過持續(xù)的改進、優(yōu)化,讓機器各項指標都運行在更好的狀態(tài)。

 

XL.Cloud 系統(tǒng)功能示意圖


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