智能工廠

發布日期：2022-01-04
摘抄騰訊新聞，網址：https://new.qq.com/rain/a/20200729A0VHM500
工業互聯網的時代已經到來，
第四次工業革命的目標是工廠智能化
基于信息融合，大數據、物聯網等
實現智能制造
那么智能工廠
如何實現數據的智能采集與處理？

數據自動和智能采集系統是現場自動化控制設備與管理層之間的信息紐帶，工廠中設備眾多、接口各異，如何實現設備和儀表通訊就成為實施難點。


實施MES的一個技術基礎就是與現場設備進行通訊，實現數據的自動化采集甚至智能采集。本文從一般性設備通訊入手，給大家介紹下工廠的數采通訊方案。
對于大部分行業，基本都可以分為前處理和包裝兩個工藝過程，基本的設備狀況如下：
前處理控制系統屬于過程控制系統，前處理設備的控制系統普遍采用了現場總線技術，形成分散控制、集中管理和監控的管控一體化模式，數據采集難度較低。
包裝設備控制系統屬于運動控制系統，包裝設備供應廠商較多，很多設備采用專用控制器，技術不開放，數據采集接口復雜，是數據采集的難點。
質量檢測儀器設備相關接口比較簡單、原始，一般的檢測儀器配有串口用于輸出測試數據，只要儀器廠商提供通信協議，就可以實施檢測儀器的數據采集。
一般工廠的動力儀表以機械式儀表居多，需要改造為智能儀表才能通訊。

3.1.控制通訊
PLC/DCS通過工業以太網接入，實現設備層的數據采集，基本的優先級如下：中控系統>操作面板>PLC網口>PLC串口，具體的建議如下：
1、控制系統采用工業以太網通信，對于不能采用工業以太網通信的，可采用Modbus RTU通信，并轉換為工業以太網通訊。
2、優先從中控系統的上層軟件系統中讀取數據，也可以通過直接驅動從底層控制系統中讀取。
3、已有以太網接口的PLC控制系統，如果可以新增以太網接口的，可通過新增以太網接口，采用工業以太網接入。
4、對于無以太網接口，但可以新增以太網口的系統，通過新增以太網口，采用工業以太網接入。
5、對于不能擴展以太網接口，但可以增加Modbus RTU通訊接口的設備，可增加Modbus通訊接口，通過串口通訊將數據先采集到新增的數采PLC，再通過PLC的以太網接口上傳系統。新增的數采PLC要求配有以太網接口和Modbus串口。
6、不具備通訊采集能力的控制系統，可考慮將現有控制系統更換成帶通訊接口的控制系統以實現數據采集。
7、如果現有系統設備沒有PLC控制系統，則需要對現有設備控制系統進行升級改造，改造成帶通訊接口的PLC控制系統進行控制，然后才能實現數據的自動采集。
注意事項：
已有以太網接口的PLC控制系統，如果采用現有以太網接口通訊，需要先修改與此連接的以太網設備的IP地址，再采用工業以太網接入。涉及到要修改IP地址的設備可能會有PLC控制系統、觸摸屏、上位監控計算機、變頻器、伺服驅動器等。
3.1.1.智能儀表通訊
智能儀表的通訊方案如下：
1、儀表要求為帶標準的Modbus RTU通訊接口的智能儀表。如果現場的計量儀表是指針式機械表，需要將其先更換為智能儀表。
2、配有Modbus RTU接口的智能儀表先通過RS485屏蔽電纜連接，然后通過Modbus轉 Modbus TCP/ IP網關轉換后接入系統。智能儀表可分區域分類型連接（例如：同一區域電表接電表，水表接水表，不要混接）。為保證數據通訊的穩定性和數據傳輸的實時性，一條通訊總線上連接的儀表數量不要超過10個。
3.1.2.質檢儀器通訊
質檢儀器設備的通訊以串口/并口和文件交互方式居多
3.1.3.智能采集系統
在CPS體系中對于設備的自感知可以改變現有的被動式采集，從而實現智能化與自主化數據采集。自主式和應激式傳感采集主要體現三個方面：
1、以事件為導向的采集策略。根據不同的規則進行數據采集，當設備在穩定工況下可以按照較低的頻率采集。而在變化的工況下，則采用高頻率的并增大數據采集范圍，以便及時把握可能出現的風險。
2、以活動目的為導向的采集策略。當CPS懷疑某一關鍵部件出現狀態異常，為了確認和診斷該故障，與此部件相關的傳感器將提高采集頻率。
3、以設備健康為導向的采集策略。在系統判斷設備健康狀態正常時，以較低的采集間隔和采集頻率，采集部分數據源的數據，實現及時發現設備健康狀態變化。只有在出現異常時才對故障診斷所需數據進行采集，縮短數據采集間隔，以便更加準確和及時把握設備健康狀態的變化態勢。
一個典型的智能數據采集管理系統是根據事件信息、活動目標和設備狀態自動產生符合信息分析需求的數據采集控制信息，并將此信息傳輸到數采設備控制傳感器的信息采集部分，通過運算邏輯、機理模型、操作原理、運行目的、信號處理等要求的控制模型，調取所需數據。