生产设备数据采集有哪些方式?

2021年10月19日 86 次阅读    本文共1772字,预计阅读时间6分钟

设备数据采集是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集非电量或者电量信号,送到上位机中进行分析处理。数据采集是设备联网的重要环节,其基本要求是不能影响设备当前运行性能,利用设备本身通信协议。数据采集广泛应用于各个领域,如数控机床。

设备数据采集有三种方式,分别是设备直接联网通信,通过工业网关进行采集和通过远程IO进行采集

一、设备直接联网通信

直接联网是指借助数控系统自身的通信协议、通信网口,不添加任何硬件,直接与车间的局域网进行连接,与数据采集服务器进行通信,服务器上的软件进行数据的展示、统计、分析,一般可实现对机床开机、关机、运行、暂停、报警状态的采集,及报警信息的记录。

这类设备内部本身集成了计算机、IO、PLC的相关功能,比如数控系统。

数控系统
数控系统

高端数控系统都自带有用于进行数据通信的以太网口,通过不同的数据传输协议,即可实现对数控机床运行状态的实时监测。发那科数控系统在操作面板背面都配置有网口,通过发那科的FOCAS协议,就可以进行直接联网通信;西门子840D系统,PCU50版本以上的也可以通过OPC协议进行设备的直接联网通信。

发那科(fanuc):FANUC 是日本一家专门研究数控系统的公司,成立于1956年。是世界上最大的专业数控系统生产厂家,占据了全球70%的市场份额。

FOCAS协议:是fanuc开发的数据通讯协议。主要是用来专门直接与fanuc的CNC,机器人和通用PLC做数据交换的接口。一般用HSSB或者以太网TCP/IP来连接。  这个协议一般是用来在用户使用fanuc的OpenCNC开发上位操作面板以及PMC来做自定制PLC模块时与下位设备做数据交互的部分。

OPC协议:OPC是一项应用于自动化行业及其他行业的数据安全交换可互操作性标准。它独立于平台,并确保来自多个厂商的设备之间信息的无缝传输,OPC基金会负责该标准的开发和维护。

OPC标准是由行业供应商、终端用户和软件开发者共同制定的一系列规范。这些规范定义了客户端与服务器之间以及服务器与服务器之间的接口,比如访问实时数据、监控报警和事件、访问历史数据和其他应用程序等,都需要OPC标准的协调。

二、工业网关采集

对于没有以太网通信接口,或不支持以太网通信的数控系统,可以借助工业以太网关的方式连接数控机床的PLC控制器,实现对设备数据的采集,实时获取设备的开机、关机、运行、暂停、报警状态。

工业网关的作用在于一端通过物理方式与设备连接,一端通过网络与系统连接。工业网关是物联网和工控系统的核心组成器件。网页网关起的是承上启下的作用。上即上位机,电脑/触屏监控系统、MES这些;下即下位机,包括PLC、传感器、嵌入式芯片等。

工业通信网关可以在各种网络协议间做报文转换,即将车间内各种不同种类的PLC的通信协议转换成一种标准协议,通过该协议实现数据采集服务器对现场PLC设备信息的实时获取。

工业通信网关可以在各种网络协议间做报文转换,其功能可以通过一块芯片、一个嵌入式设备板卡、或者是一台独立的设备实现。常规硬件支持串口和以太网两种物理连接方式,通过可插拔的背板,可支持CC-Link、CAN Bus、DeviceNetProfibus、LonWorks等各种现场总线,实现不同物理连接方式的统一和标准化。

常见采集接口通信协议及标准:

◆ 工控:OPC Client、Modbus Master

◆ 电力:IEC60870-5-101/102/103/104 Master、DNP Master、IEC61850 Client、JBUS等

◆ 楼宇:LonWorks、BACnet Client、Batibus、SNMP Client等

三、远程IO采集

远程IO模块
远程IO模块

对于不能直接进行以太网口通信,又没有PLC控制单元的设备,可以通过部署远程IO进行设备运行数据的采集,通过远程IO的方式可以实时采集到设备的开机、关机、运行、报警、暂停状态。本地I/O是指连接到PLC机架中控制器背板的I/O模块,远程I/O模块与控制PLC的之间有一定的物理距离。

远程IO模块,是工业级远程采集与控制模块,可提供了无源节点的开关量输入采集,通过对设备电气系统的分析,确定需要的电气信号,连接入远程IO模块,由模块将电气系统的开关量、模拟量转化成网络数据,通过车间局域网传送给数据采集服务器。

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