衡橡科技MES項目應用總結項目8數據采集管理學習情景1：數據采集方式目錄學習目標01任務描述02工作步驟03相關知識0401學習目標學習目標素質目標知識目標技能目標知識目標了解生產制造車間數據采集的幾種常見方式了解數據采集原理技能目標理解采集到的數據在MES系統中的用途

完成幾種常見的數據采集任務素質目標車間各種底層數據認知能力車間各種底層數據采集能力工程實踐操作能力團隊協作能力數據采集相關崗位認知能力02任務描述數據采集本次任務通過分析PLC采集、數控機床采集、傳感器采集、現場儀表采集等四個部分，學習生產制造型企業車間經常遇到的現場生產數據采集方案。通過實訓平臺，使用數據采集網關等采集設備，通過不同的技術手段將現場的數據采集到相關的數據庫中，同時可以通過相關的客戶端軟件對數據進行展示與分析。數據采集數據采集車間的數控設備的數控系統中的一些關鍵數據，例如機床狀態（運行、空閑、關機、報警等）、主軸負載、當前程序、當前加工零件、進給速度、主軸倍率等相關數據；PLC控制系統的關鍵數據，例如溫度、壓力、流量、液位等相關數據；車間儀表數據他，例如電量、用水量、煤氣量、氧氣量等儀表數據；車間底層傳感器數據，例如溫度、壓力等現場數據。03工作步驟PLC采集PLC為現在制造業應用最廣泛的控制器，大部分產線、設備都通過PLC進行控制，實現了對PLC的采集，即可實現對大部分設備數據的采集。常見的PLC有西門子、三菱、歐姆龍等。機床控制器采集通過機床控制器采集，可采集機床的軸坐標、進給速度、進給倍率、當前程序號、機床狀態、加工時間、運行模式等一系列數據。數據皆為通過modbus協議直接從機床控制器直接讀取。儀表采集在制造企業當中，存在著大量的儀器儀表，包括水表、電表、燃氣表等等，都屬于能源用表。對此類儀表數據的采集并實時監控，可有效控制能源費用的支出，減少制造成本。儀表采集方式如圖，串口服務器通過串口線連接帶有串口的儀表，通過網線連接PC機，進而通過串口服務器，實現串口設備和PC機之間的雙向數據傳輸。。04相關知識數據采集

數據采集是指被測對象的各種參量通過各種傳感器做適當轉換后，再經過信號調理、采樣、量化、編碼、傳輸等步驟傳遞到控制器的過程。被采集數據是已被轉換為電訊號的各種物理量，如溫度、水位、風速、壓力等，可以是模擬量，也可以是數字量。在互聯網行業快速發展的今天，數據采集已經被廣泛應用于互聯網及分布式領域，數據采集領域已經發生了重要的變化。首先，分布式控制應用場合中的智能數據采集系統在國內外已經取得了長足的發展。其次，總線兼容型數據采集插件的數量不斷增大，與個人計算機兼容的數據采集系統的數量也在增加。國外各種數據采集機先后問世，將數據采集帶進了一個全新的時代。生產數據

智能制造離不開車間生產數據的支撐。在制造過程中，數控機床不僅是生產工具和設備，更是車間信息網絡的節點，通過機床數據的自動化采集、統計、分析和反饋，將結果用于改善制造過程，將大大提高制造過程的柔性和加工過程的集成性，從而提升產品生產過程的質量和效率。

生產數據及設備狀態信息采集分析管理系統MDC（ManufacturingDataCollectjon&StatusManagement）主要用于采集數控機床和其他生產設備的工作和運行狀態數據，實現對設備的監視與控制，并對采集的數據進行分析處理，也可為MES和ERP等其他軟件提供數據專持。MDC系充是機床數據采集系統充和機床數據分析處理系統的集成，是具有數據來集，機床監控，數據分析處理，報表輸出等功能的車間應用管理和決策支援系統。生產數據

MDC通過與數控系統、PLC系統、以及機床電控部分的智能化集成，實現對機床數據采集部分的自動化執行，不需要操作人員的手動輸入，這樣保障了數據的實時性和準確性。在采集數據的挖掘方面，MDC為企業提供了更為專業化的分析和處理，個性化的數據處理和豐富的圖形報表展示，對機床和生產相關的關鍵數據進行統計和分析，如開機率、主軸運轉率、主軸負載率、NC運行率、故障率、設備綜合利用率（OEE）、設備生產率、零部件合格率、質量百分比等。精確的數據及時傳遞并分散到相關流程部門處理，實時引導、響應和報告車間的生產動態，極大提升了解決問題的能力，推進了企業車間智能制造的進程。數據采集的過程

采用數據采集系統進行數據采集的流程如圖8-1-2所示。數據采集過程的原始數據是反映試驗結構或試件狀態的物理量，如力、溫度、線位移、角位移和應變等。這些物理量通過傳感器，被轉換成為電信號；通過數據采集儀的掃描采集，進入數據采集儀，再通過A/D轉換，變成數字量。通過系數換算，變成代表原始物理量的數值，然后把這些數據打印輸出、存入磁盤，或暫時存在數據采集儀的內存；通過連接采集儀和計算機的接口，存在數據采集儀內存的數據進入計算機，計算機再對這些數據進行計算處理，如把位移換算成撓度、把力換算成應力等。計算機把這些數據存入文件、打印輸出，并可以選擇其中部分數據顯示在屏幕上，如位移與荷載的關系曲線等。數據采集的過程數據采集系統架構分為設備層、采集層、存儲層、應用層。設備層為生產車間的常見自動化設備及儀器儀表等，如PLC、機床控制器、傳感器、儀表等；采集層為與設備對接的數據采集接口，如以太網模塊、變送器、串口轉網口、IOTGateWay軟件網關；存儲層為采集數據的存儲區域，分為實時存儲與持久性數據存儲，實時數據存儲采用Redis實時存儲數據庫，主要存儲實時性數據。持久數據存儲采用MongoDB數據庫，可存儲數據量龐大的歷史運行數據。應用層為最終的功能體現，實現功能的應用，包括設備管理配置、數據處理展示、消息推送等應用。數據采集的過程數據采集過程是由數據采集程序控制的，數據采集程序主要由兩部分組成，第一部分的作用是數據采集的準備，第二部分的作用是正式采集。程序的運行有六個步驟，第一步為啟動數據采集程序，第二步為進行數據采集的準備工作，第三步為采集初讀數，第四步為采集待命，第五步為執行采集（一次采集或連續采集），第六步為終止程序運行。數據采集過程結束后，所有采集到的數據都存在磁盤文件中，數據處理時可直接從這個文件中讀取數據。數據采集的過程軟件架構數據采集軟件包含設備層、采集層、存儲層、應用層四個標準層級架構軟件架構1、設備層系統設備層包括PLC、機床控制器、傳感器、儀表等硬件設備。這些設備需本身自帶網口，或增加網絡模塊，才能支持網絡數據采集。常見的網絡附加模塊包括PLC以太網口模塊、FanucPCMCIA轉以太網模塊、串口轉網口模塊、串口轉WiFi模塊等。2、采集層系統采集層包括依據設備自身網絡通信協議進行數據交互的軟件采集功能模塊。網絡協議包括Modbus/Profinet/MQTT/OPC-UA/MTConnect等。軟件采集功能模塊將采集的實時秒級數據轉發給IOTGateWay網關，由網關向存儲層提供數據。3、存儲層存儲層提供設備定義與數據配置信息。將實時數據先存入Redis緩存系統，經過實時數據清洗、計算后，將有效數據存入持久化的MongoDB數據庫。4、應用層應用層通過與Redis、MongoDB數據庫的對接，使用WEB服務獲取設備與數據信息，向上支持網頁端的設備管理、數據展示、消息推送等功能。網絡架構檢測報告采集檢測報告采集包括采集一些檢測設備的檢測數據以及人工質檢信息等。檢測數據例如第五章介紹的三坐標檢測儀、粗糙度檢測儀、視覺影像檢測儀等，都屬于常見的檢測設備。這類設備檢測后，都會生成一個檢測報告，檢測報告的格式根據不同的檢測設備及設置方式有不同的形式，例如word、pdf、excel、txt等格式。檢測報告采集數據通信接口獲取：有些設備的檢測結果會直接保存至系統控制器內，可以根據設備的通信協議開發對應的接口，獲取其檢測報告。例如機床在線測量頭，在測量結束后，會將測量結果保存至機床控制器宏程序內，只要讀取對應地址的數據，即可獲取檢測結果。檢測報告采集人工填寫表單：對于一些人工手動檢測的報告，可由質檢人員手動通過MDC網頁端填寫相應的質檢信息。對于人工手動填寫的質檢信息，需要按照系統給定填寫模板進行填寫，方便后期的數據統計及管理。檢測報告采集人工填寫表單：對于一些人工手動檢測的報告，可由質檢人員手動通過MDC網頁端填寫相應的質檢信息。對于人工手動填寫的質檢信息，需要按照系統給定填寫模板進行填寫，方便后期的數據統計及管理。設備閉鎖控制設備閉鎖控制是指對于一些關鍵設備，只允許某一固定人員或具有特殊訂單時才可以開啟生產，否則無法啟動。這類功能常出現在軍工企業以及一些對生產控制較為嚴格的企業當中。具體控制流程為：當具有特殊生產訂單時，通過管理員，將訂單派發至指定設備和人員；人員登錄系統，選擇訂單；服務器遠程解鎖該設備；指定人員開啟設備并開始加工；機床運行參數實時監控；加工結束，指定人員報工注銷并離開；服務器遠程鎖定設備；加工結束，釋放設備。設備閉鎖控制環境數據采集環境數據包括溫度、濕度、落塵等，對于此類環境數據采集，需要增加相應的溫濕度傳感器、落塵傳感器。通過傳感器采集車間的環境數據，