智慧工廠數據采集系統實施探索

陳浩 南通理工學院

關鍵字：數據采集 可視化

一、工廠數據采集系統實時的背景及意義

工廠數據采集系統主要面向制造型企業，傳統的生產線是通過人工方式進行信息的采集、核對和處理，采集過程緩慢、出錯率高，難以實現數據的可視化處理和生產成本的有效控制。

數據采集系統應用于工業控制、網絡監控等場合，采集系統也分為軟件和硬件，軟件包含了組態軟件等，硬件一般是通過某種總線接口實現，使用總線的特點是功耗低、速度快，軟件傳輸需要通過網絡協議棧和采集軟件處理，速度較慢。

在生產過程中，通過數據采集器實時采集生產產品信息對產品進行動態跟蹤、通過PLC采集生產設備實時運行參數掌握設備運行狀態、通過微控制器連接傳感器獲取工廠環境信息掌握工廠實時生產安全，采用zigbee無線通信技術實現多種不同設備相互間的無線組網與通信，并接入局域網中。因此數據采集系統的實施與建設對工廠管理與發展顯得尤為重要。

二、數據采集中面臨的問題

工廠數據采集過程面臨數據量大、數據種類多、數據采集的可靠性、如何保證數據的質量等問題，嚴重困擾了數據采集系統的建設，使用軟件接口對接方式可以解決數據采集遇到的難題，通過協調廠商工程師確定編碼方案，接口對接方式的特點是數據可靠性高，數據實時性高，滿足了工廠對數據實時性的要求。

三、數據采集技術

目前數據采集系統的數據傳輸技術采用DMA方式，由于主存與DMA接口自己有一條數據通路，因此主存與設備交換信息無需通過CPU。DMA方式的工作原理是I/O設備向DMAC發送DMA請求，DMAC判斷I/O設備優先級并做出響應，DMAC向CPU總線仲裁器提出總線申請，CPU對DMAC進行響應，并將總線控制權交給DMA，實現I/O設備與存儲器的數據傳輸，這樣很大程度上減輕了CPU資源占有率，省去了保護和恢復現場的過程，因此工作速度比程序中斷方式更高。

四、數據采集過程

工廠生產數據通過MES系統采集，生產人員實時將生產數據進行錄入，車間使用LED顯示屏實時展示生產信息，生產數據對接到ERP、財務軟件接口，通過相應軟件自動計算工廠生產產品出入庫信息與員工工資。

設備運行參數信息通過工控端實現設備參數自動采集，實現設備自動保養提示、設備運行異常提醒等功能，使用智能化數據采集設備每日對生產設備拍照上傳，為設備工程師提供精準和實時的信息反饋。

利用智能儀表獲取工廠實時環境信息，包含各個區域溫濕度、一氧化碳等有毒氣體實時檢測，通過微控制器與智能傳感器建立連接，通過微控制器實時采集傳感器數據，采用目前使用較多的DMA方式實現，傳感器輸出信息一般為模擬量，利用A/D轉換模塊將模擬信息轉換為數字信息給計算機識別，通過上位機平臺將數據存儲到遠程數據庫，工廠車間實時顯示車間環境信息，確保車間生產安全。

五、數據采集系統解決方案

(1）數據庫建設

建立數據采集數據庫，將相應表單放置于服務器中，通過數據庫服務器存取生產、設備參數和環境參數等信息，數據庫保存的基礎數據與ERP進行關聯，確保數據的正確性。

(2）數據采集系統硬件設備安裝

搭建車間網絡環境，使用路由器與漏纜等實現車間無線全覆蓋，安裝環境參數采集智能儀表、傳感器、調試設備數據采集接口，搭建人機交互平臺，實現工廠生產數據的實時錄入，完成數據采集系統的安裝與調試工作。

(3）數據采集終端

通過4G手持移動終端、PDA手持終端、掃描槍、視頻監控終端等設備實現生產過程中信息的采集、產品質量追溯以、設備正常運行及產品出入庫管理。

(4）數據展示平臺建設

通過LED屏顯示設備實時運行參數、車間生產數據、環境參數和視頻監控等信息，通過無線覆蓋實現LED屏與遠程服務器的通信。

六、結論

綜上所述，通過數據采集系統實現車間的自動化管理，獲取生產所需精準、實時的數據，自動建立數據管理，讓數據真實、有序、安全的應用到工廠實際生產中，提高了企業優質化管理和成本的有效控制，通過數據采集系統能夠實現生產計劃排程、生產信息管理、設備運行管理、環境參數管理、看板管理和模塊掃碼功能，為工廠實現智能化提供了有利的支持。