工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)MES(Manufacturing Execution System,制造執(zhí)行系統(tǒng)),MES 系統(tǒng)是一套面向制造企業(yè)車(chē)間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)。是一個(gè)常駐工廠(chǎng)層的信息系統(tǒng),介于企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層的計(jì)劃系統(tǒng)與生產(chǎn)過(guò)程的直接工業(yè)控制系統(tǒng)之間,它以當(dāng)前視角向操作人員、管理人員提供生產(chǎn)過(guò)程的全部資源(人、設(shè)備、材料、工具和客戶(hù)要求)的數(shù)據(jù)和信息,其著重點(diǎn)是將信息技術(shù)運(yùn)用于改善制造過(guò)程。
而作為MES中低層的數(shù)據(jù)采集功能,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各種數(shù)據(jù)的收集、整理工作,是進(jìn)行物料跟蹤、生產(chǎn)計(jì)劃、產(chǎn)品歷史記錄維護(hù)以及其它生產(chǎn)管理的基礎(chǔ)。它可以為企業(yè)中其他例如ERP等管理信息系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。另一方面,MES也要從其它管理系統(tǒng)中獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)以保證MES自身正常運(yùn)行。因此要滿(mǎn)足MES快速、實(shí)時(shí)的要求,作為各種功能模塊運(yùn)行基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)就顯得十分重要。一個(gè)迅速而可靠的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是整個(gè)MES能夠正常穩(wěn)定工作的有力保證。
工業(yè)數(shù)據(jù)采集的現(xiàn)狀:
作為車(chē)間底層的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),在企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中卻存在著許多困難,尤其是在離散企業(yè)中由于自動(dòng)化程度較低,往往存在著以下特點(diǎn):
生產(chǎn)過(guò)程不可視:主要體現(xiàn)在不能實(shí)時(shí)了解生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中在制品、人員、設(shè)備、物料等制造資源和加工任務(wù)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)變化。
生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜性:由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和加工工藝的復(fù)雜性,造成生產(chǎn)過(guò)程中各制造過(guò)程的關(guān)聯(lián)性強(qiáng),生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜多變(臨時(shí)插單、材料短缺等) 。
制造過(guò)程信息集成度低:制造過(guò)程中的各種信息不能有效進(jìn)行集成,導(dǎo)致產(chǎn)能不能得到充分利用。信息不能有效與上層管理系統(tǒng)進(jìn)行集成:這種隔斷造成生產(chǎn)過(guò)程不透明,生產(chǎn)進(jìn)度、在制品狀況、設(shè)備利用狀況等關(guān)鍵數(shù)據(jù)不能到達(dá)管理層,增加了過(guò)程管理和生產(chǎn)決策的復(fù)雜性。

制造過(guò)程信息的真實(shí)性差:現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息過(guò)多依賴(lài)人機(jī)交互界面通過(guò)人工錄入,增加了出錯(cuò)的機(jī)率。
制造過(guò)程信息的實(shí)時(shí)性低:作業(yè)任務(wù)隨市場(chǎng)需求的頻繁調(diào)整變化,不利于制造過(guò)程信息的實(shí)時(shí)采集,再加上制造過(guò)程信息交互的速度和效率低下,造成企業(yè)對(duì)市場(chǎng)變化的響應(yīng)速度慢。
企業(yè)設(shè)計(jì)層和管理層到車(chē)間層特別是車(chē)間設(shè)備層的信息采集困難,一方面車(chē)間設(shè)備層的重要信息難于采集和上傳,無(wú)法達(dá)到對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控。另一方面上層系統(tǒng)難以深入到車(chē)間和設(shè)備層,從而影響管理信息系統(tǒng)的準(zhǔn)確運(yùn)行,使動(dòng)態(tài)信息成為脫離實(shí)際的無(wú)源之水難于及時(shí)下達(dá),從而使整個(gè)企業(yè)信息化難以產(chǎn)生更大的效益。
上述特點(diǎn)反映了制造車(chē)間迫切需要對(duì)制造過(guò)程進(jìn)行信息化的數(shù)據(jù)采集管理,從而建立一個(gè)完整高效的離散制造車(chē)間數(shù)據(jù)采集及其分析處理系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)離散車(chē)間信息化的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)采集及其分析處理系統(tǒng)的主要功能就是將車(chē)間的各種離散數(shù)據(jù)完整實(shí)時(shí)的采集到車(chē)間數(shù)據(jù)庫(kù)中,并進(jìn)行初步的分析處理,將車(chē)間生產(chǎn)的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的反饋到車(chē)間的管理層,加強(qiáng)管理人員對(duì)車(chē)間生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控和管理,并為企業(yè)管理人員制定生產(chǎn)計(jì)劃提供依據(jù)。
工業(yè)數(shù)據(jù)采集的幾種方式
1、傳感器
傳感器是一種檢測(cè)裝置,能感受到被測(cè)量的信息,并能將檢測(cè)感受到的信息,按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出,以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。在生產(chǎn)車(chē)間中一般存在許多的傳感節(jié)點(diǎn),24小時(shí)監(jiān)控著整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程,當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)可迅速反饋至上位機(jī),可以算得上是數(shù)據(jù)采集的感官接受系統(tǒng),屬于數(shù)據(jù)采集的底層環(huán)節(jié)。
傳感器在采集數(shù)據(jù)的過(guò)程中主要特性是其輸入與輸出的關(guān)系。其靜態(tài)特性反映了傳感器在被測(cè)量各個(gè)值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸入和輸出關(guān)系,這意味著當(dāng)輸入為常量,或變化極慢時(shí),這一關(guān)系就稱(chēng)為靜態(tài)特性。我們總是希望傳感器的輸入與輸出成唯一的對(duì)照關(guān)系,最好是線(xiàn)性關(guān)系。一般情況下,輸入與輸出不會(huì)符合所要求的線(xiàn)性關(guān)系,同時(shí)由于存在這遲滯、蠕變等因素的影響,使輸入輸出關(guān)系的唯一性也不能實(shí)現(xiàn)。因此我們不能忽視工廠(chǎng)中的外界影響。其影響程度取決于傳感器本身,可通過(guò)傳感器本身的改善加以抑制,有時(shí)也可以加對(duì)外界條件加以限制。
2、條碼技術(shù)
條碼技術(shù)是實(shí)現(xiàn)POS系統(tǒng)、EDI、電子商務(wù)、供應(yīng)鏈管理的技術(shù)基礎(chǔ),是物流管理現(xiàn)代化的重要技術(shù)手段。條碼技術(shù)包括條碼的編碼技術(shù)、條碼標(biāo)識(shí)符號(hào)的設(shè)計(jì)、快速識(shí)別技術(shù)和計(jì)算機(jī)管理技術(shù),它是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)管理和電子數(shù)據(jù)交換不可少的前端采集技術(shù)。
二維條碼是用某種特定的幾何圖案按一定規(guī)律在平面分布的黑白相間的圖形記錄數(shù)據(jù)符號(hào)信息的,在代碼編制上巧妙的運(yùn)用計(jì)算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“0”“1”概念,使用若干個(gè)與二進(jìn)制相對(duì)應(yīng)的幾何形體來(lái)表示文字?jǐn)?shù)值信息,通過(guò)圖像輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動(dòng)識(shí)讀以實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)處理。二維條碼具有條碼技術(shù)的一些共性:每個(gè)碼制有其特定的字符集,每個(gè)字符占有一定的寬度,具有一定的校驗(yàn)功能等。同時(shí)還對(duì)不同行的信息具有自動(dòng)識(shí)別功能與處理圖形旋轉(zhuǎn)變化等特定。
3、RFID技術(shù)
RFID(Radio Frequency Identification,射頻識(shí)別)技術(shù)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù),通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信,達(dá)到識(shí)別目的并交換數(shù)據(jù)。RFID技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽,操作快捷方便。在工作時(shí),RFID讀寫(xiě)器通過(guò)天線(xiàn)發(fā)送出一定頻率的脈沖信號(hào),當(dāng)RFID標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息(Passive Tag,無(wú)源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽),或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)(Active Tag,有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽);閱讀器對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼然后送到后臺(tái)主系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理;主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該卡的合法性,針對(duì)不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制,發(fā)出指令信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。
4、其他采集工具

受限與生產(chǎn)環(huán)節(jié)的復(fù)雜性與環(huán)境的苛刻,在除了RFID、條碼和傳感器的采集模式之外,還包含著利用人機(jī)交互的形式直接讀取數(shù)據(jù)、利用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備如PLC和儀器儀表直接采集數(shù)據(jù)的模式。
工具1:工業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)
工業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)稱(chēng)為工業(yè)采集網(wǎng)關(guān),也可以稱(chēng)為
工業(yè)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān);它通過(guò)以太網(wǎng)接口:RJ45 接口;串行接口:RS485/RS232/RS422接口,可以連接西門(mén)子、三菱、歐姆龍、施耐德、臺(tái)達(dá)、匯川、和利時(shí)、松下、永宏、海為和 MODBUS 系列等。PLC、制器、輸入/輸出等設(shè)備,安全準(zhǔn)確傳輸數(shù)據(jù)。HINET 系列數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)是一款單協(xié)議單接口的工業(yè)數(shù)采終端,根據(jù)不同的型號(hào) HINET 數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)支持的不同的 PLC 品牌。
工業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)功能:1、PLC協(xié)議解析;2、PLC數(shù)據(jù)采集;3、數(shù)據(jù)傳輸。
湖南華辰智通科技有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)的HINET 系列數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)自帶 PLC 等工業(yè)控制器協(xié)議,一次性解決工業(yè)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)設(shè)備數(shù)據(jù)采集及傳輸?shù)入y題。該網(wǎng)關(guān)采用高性能工業(yè)級(jí) 32 位處理器和工業(yè)級(jí)無(wú)線(xiàn)模塊,以嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺(tái),是一款高性能、高性?xún)r(jià)比、適用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)便于大規(guī)模部署的工業(yè)數(shù)采終端。
工具2:工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)
HINET工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)是一個(gè)集成多種互聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù),面向工業(yè)領(lǐng)域的設(shè)備通訊終端產(chǎn)品。支持4G、WIFI、以太網(wǎng)等多種互聯(lián)網(wǎng)接入方式。
1、 實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備遠(yuǎn)程控制;
2、 實(shí)現(xiàn)設(shè)備固件遠(yuǎn)程升級(jí),程序上下載,可靈活接入各種設(shè)備管理平臺(tái);
3、 實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)觸摸屏遠(yuǎn)程控制和組態(tài)畫(huà)面遠(yuǎn)程映射;
4、 可同時(shí)與多臺(tái)PLC或觸摸屏遠(yuǎn)程通訊;
5、實(shí)現(xiàn)西門(mén)子、三菱、歐姆龍、施耐德、臺(tái)達(dá)、匯川、和利時(shí)、松下、永宏、海為和 MODBUS 系列等PLC等主流協(xié)議硬件解析;
6、 實(shí)現(xiàn)PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控,PLC遠(yuǎn)程編程,PLC遠(yuǎn)程調(diào)試,PLC遠(yuǎn)程上下載,PLC遠(yuǎn)程控制,PLC數(shù)據(jù)采集,PLC遠(yuǎn)程通訊;
湖南華辰智通科技有限公司自主HINET工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品為工業(yè)企業(yè)提供從設(shè)備聯(lián)網(wǎng)、PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控、PLC遠(yuǎn)程控制、PLC遠(yuǎn)程調(diào)試編程、PLC數(shù)據(jù)采集整體解決方案。
在生活場(chǎng)景中,在多個(gè)方面有非常好的應(yīng)用:電力方面,可以電壓電流數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控報(bào)警、城市電網(wǎng)、路燈控制;能源方面,可以煤礦、石油、天然氣、油田數(shù)據(jù)采集、供暖系統(tǒng)監(jiān)控;交通方面,可以機(jī)動(dòng)車(chē)輛、車(chē)牌抓拍監(jiān)控系統(tǒng)、車(chē)輛違章監(jiān)控、交通燈控制;環(huán)保方面:可以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集自來(lái)水、污水管道、泵站與水廠(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控維護(hù)。