一、項(xiàng)目背景

該智能工廠主要從事電子設(shè)備的制造，生產(chǎn)線上涵蓋了多種品牌和型號的設(shè)備，包括西門子的S7-1200系列PLC、三菱的FX5U系列PLC、施耐德的ATV320系列變頻器以及各類傳感器和儀表等。隨著工廠智能化改造的推進(jìn)，需要實(shí)現(xiàn)對這些設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理，實(shí)時(shí)采集設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。然而，由于設(shè)備品牌和型號眾多，通信協(xié)議各異，如何實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的互聯(lián)互通以及數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集和傳輸成為了亟待解決的問題。

二、解決方案

經(jīng)過對多種工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)的評估和測試，該智能工廠最終選擇了捷米特JM-WG310-4G遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)。PLC遠(yuǎn)程控制模塊具備強(qiáng)大的功能和出色的性能，能夠滿足工廠復(fù)雜的應(yīng)用需求。

（一）設(shè)備連接與通信

捷米特PLC遠(yuǎn)程模塊支持多種工業(yè)通信協(xié)議，包括OPCUA、MQTT、Modbus等，能夠與西門子、三菱、施耐德等不同品牌的設(shè)備進(jìn)行無縫連接。對于西門子S7-1200系列PLC，網(wǎng)關(guān)通過OPCUA協(xié)議實(shí)現(xiàn)與PLC的通信，無需訪問PLC程序或手動配置標(biāo)簽，即可直接掃描到PLC中的變量數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至網(wǎng)關(guān)。對于三菱FX5U系列PLC，網(wǎng)關(guān)利用內(nèi)置的驅(qū)動庫，通過Modbus協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。同時(shí)，網(wǎng)關(guān)還支持與施耐德ATV320系列變頻器等設(shè)備的通信，通過相應(yīng)的協(xié)議將設(shè)備數(shù)據(jù)匯聚到網(wǎng)關(guān)。

（二）數(shù)據(jù)采集與處理

網(wǎng)關(guān)內(nèi)嵌多種工控協(xié)議，具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集能力。它能夠?qū)崟r(shí)采集生產(chǎn)線上各類設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、工藝參數(shù)、產(chǎn)量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。例如，通過連接在設(shè)備上的傳感器，網(wǎng)關(guān)可以采集到設(shè)備的溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)處理方面，網(wǎng)關(guān)具有邊緣計(jì)算能力，可以在本地對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理和分析，如數(shù)據(jù)過濾、壓縮、報(bào)警等。對于異常數(shù)據(jù)，網(wǎng)關(guān)能夠及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，通知相關(guān)人員進(jìn)行處理，有效減輕了云端服務(wù)器的負(fù)擔(dān)，提高了數(shù)據(jù)處理的效率和實(shí)時(shí)性。

（三）數(shù)據(jù)上傳與遠(yuǎn)程監(jiān)控

遠(yuǎn)程PLC控制模塊支持4G、WiFi、以太網(wǎng)等多種網(wǎng)絡(luò)連接方式，通過MQTT協(xié)議將采集和處理后的數(shù)據(jù)上傳至云端平臺或工廠的管理系統(tǒng)。在本案例中，網(wǎng)關(guān)將設(shè)備數(shù)據(jù)上傳至工廠的MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）和ERP（企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)），實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享和管理。同時(shí)，技術(shù)人員可以通過云端平臺或移動終端，利用MQTT協(xié)議遠(yuǎn)程對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和操作，如遠(yuǎn)程啟停設(shè)備、調(diào)整設(shè)備參數(shù)等。例如，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，技術(shù)人員可以在遠(yuǎn)程通過網(wǎng)關(guān)對PLC進(jìn)行遠(yuǎn)程配置、控制、編程和調(diào)試等操作，快速定位和解決問題，大大提高了工作效率和響應(yīng)速度。

三、實(shí)施過程

（一）網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與部署

在實(shí)施過程中，首先對工廠的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了全面規(guī)劃。根據(jù)生產(chǎn)區(qū)域的分布和設(shè)備的位置，合理部署PLC遠(yuǎn)程控制模塊，確保網(wǎng)關(guān)能夠覆蓋所有關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備，并保證網(wǎng)絡(luò)信號的穩(wěn)定和強(qiáng)度。同時(shí)，對工廠的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，增加了必要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如交換機(jī)、路由器等，以滿足大量設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?/p>

（二）網(wǎng)關(guān)配置與調(diào)試

技術(shù)人員對遠(yuǎn)程PLC控制模塊進(jìn)行了詳細(xì)的配置，包括網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置、設(shè)備連接參數(shù)設(shè)置、協(xié)議轉(zhuǎn)換配置、邊緣計(jì)算規(guī)則定義等。在配置過程中，嚴(yán)格按照設(shè)備手冊和相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行操作，確保網(wǎng)關(guān)的各項(xiàng)功能能夠正常運(yùn)行。配置完成后，對網(wǎng)關(guān)進(jìn)行了全面的調(diào)試，測試網(wǎng)關(guān)與各類設(shè)備的連接穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性以及數(shù)據(jù)上傳的及時(shí)性。在調(diào)試過程中，針對出現(xiàn)的問題，及時(shí)進(jìn)行排查和解決，如調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、優(yōu)化協(xié)議配置等。

（三）系統(tǒng)集成與測試

將JM-WG310-4G網(wǎng)關(guān)與工廠的MES、ERP系統(tǒng)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無縫對接和共享。在集成過程中，與MES、ERP系統(tǒng)的供應(yīng)商密切合作，共同制定數(shù)據(jù)接口規(guī)范和數(shù)據(jù)交互方式。集成完成后，對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了全面的測試，包括功能測試、性能測試、穩(wěn)定性測試等。通過模擬各種實(shí)際生產(chǎn)場景，測試系統(tǒng)在不同情況下的運(yùn)行情況，確保系統(tǒng)能夠滿足工廠的生產(chǎn)管理需求。

四、應(yīng)用效果

（一）生產(chǎn)效率顯著提升

通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與分析，工廠能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的瓶頸和問題，并采取相應(yīng)的優(yōu)化措施。例如，通過對設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)某條生產(chǎn)線的設(shè)備等待時(shí)間過長，通過調(diào)整生產(chǎn)流程和設(shè)備參數(shù)，減少了設(shè)備等待時(shí)間，提高了生產(chǎn)線的整體生產(chǎn)效率。據(jù)統(tǒng)計(jì)，實(shí)施智能工廠項(xiàng)目后，生產(chǎn)效率提升了20%以上。

（二）設(shè)備維護(hù)成本降低

網(wǎng)關(guān)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)警功能，使得設(shè)備故障能夠及時(shí)被發(fā)現(xiàn)和處理，避免了設(shè)備故障導(dǎo)致的生產(chǎn)停滯。同時(shí)，通過對設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，能夠提前預(yù)測設(shè)備的故障隱患，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)。例如，通過監(jiān)測設(shè)備的溫度、振動等參數(shù)，預(yù)測設(shè)備可能出現(xiàn)的故障，提前安排維護(hù)人員進(jìn)行檢修，降低了設(shè)備的維修成本和故障率。設(shè)備維護(hù)成本降低了30%以上。

（三）產(chǎn)品質(zhì)量得到提高

通過對生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析，工廠能夠及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)工藝，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。例如，在電子產(chǎn)品的焊接過程中，通過監(jiān)測焊接設(shè)備的溫度、電流等參數(shù)，及時(shí)調(diào)整焊接工藝，減少了焊接缺陷，提高了產(chǎn)品的焊接質(zhì)量。產(chǎn)品的不良率降低了15%以上。

（四）管理決策更加科學(xué)

工廠的MES、ERP系統(tǒng)通過網(wǎng)關(guān)獲取實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，為管理層提供了準(zhǔn)確、及時(shí)的決策依據(jù)。管理層可以根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)了解生產(chǎn)進(jìn)度、設(shè)備運(yùn)行狀況、產(chǎn)品質(zhì)量等信息，從而做出更加科學(xué)合理的生產(chǎn)計(jì)劃和管理決策。例如，根據(jù)訂單需求和設(shè)備產(chǎn)能，合理安排生產(chǎn)任務(wù)，優(yōu)化資源配置，提高企業(yè)的運(yùn)營效率和市場競爭力。

五、總結(jié)

捷米特遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)在該智能工廠中的應(yīng)用取得了顯著的成效，為工廠的智能化升級改造提供了有力的支持。通過網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)的高效采集與傳輸以及遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理，有效提升了生產(chǎn)效率、降低了設(shè)備維護(hù)成本、提高了產(chǎn)品質(zhì)量，為企業(yè)帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)將在智能工廠建設(shè)中發(fā)揮更加重要的作用，助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化發(fā)展。

（具體內(nèi)容配置過程及其他相關(guān)咨詢可聯(lián)系楊工。）

審核編輯 黃宇