淺析智能制造系統中現場數據采集技術的應用與研究

薛英

摘要：隨著科技的不斷發展，工廠制造系統也正在發生著翻天覆地的變化，智能化正成為未來制造系統的發展方向。在智能制造系統中，數據采集是至關重要的組成部分。本文將就現場采集技術在智能制造系統中的作用和實現方式展開探討，希望能夠提供給相關從業者提供參考和借鑒。

關鍵詞：現場數據采集；智能制造系統

引言：

在科技的不斷推動下，工業企業的生產模式也正在經歷巨大的變革，信息化與智能化將成為未來制造系統的重要標志。智能制造系統的運用，能夠通過對生產的智能化改造，實現提升生產效率，降低工業成本，從而為企業創造更大的價值。在智能制造系統中，現場數據采集具有至關重要的作用，是制造系統能夠信息化、智能化的基礎。因此，探討和研究現場數據采集技術在智能制造系統中的引用具有很強的現實意義。

一、智能制造概述

當今時代已經進入信息化時代，信息化在社會各行各業都產生了深遠的影響。對于工業企業來說，信息化技術也已經成為工廠制造不可或缺的技術支持力量，在其推動下，智能化制造系統必然成為未來制造工廠的發展趨勢。當前，在制造工廠中，物聯網設備的廣泛應用，已經推動了生產計劃、生產流程、生產線的數字化改造，在生產管理上已經初顯智能化。實時信息系統已經能夠幫助制造管理者實現對生產的數字化管理[1]。智能化是數字化的下一個發展階段，其與數字化最大的不同在于，智能制造系統具有學習能力。通過對以往經驗和教訓的總結，智能制造系統能夠使生產實現自動優化，從而對變化做出快速反應。

智能制造系統是未來工業制造的核心，其主要內容包括數據的精準采集、智能計算、對控制對象的精準控制、信息傳輸與共享、提供信息服務、預測和感知等多方面。

二、數據采集的作用

在智能制造系統中，數據均有著極強的實時性特征，區別于傳統DNC系統采集和管理數據的方式，信息數據已然成為企業信息管理中不可或缺的重要內容；通過對數據的實時、精確的采集、傳輸、存儲和分析，為管理層的各項重要決策提供完善的數據化支持。

與傳統DNC系統相比，實時數據采集系統MDC是其進一步衍生。在實時數據采集系統的支持下，工業企業的各生產設備能夠通過聯網的方式，實現生產系統的數據交換，對生產車間中的設備狀況、作業人員狀況、生產計劃狀況、質量狀況等數據，以實時收集、傳輸和分析的方式，作為智能制造系統的數據支持，以此實現生產管理的智能化管理，成為智能制造的重要內容。

此外，在實施信息采集系統的支持下，制造系統的設備利用率能夠得到更大提升，生產輔助時間得到有效的控制，從而為企業創造更大的效益。

三、實施現場數據采集

數據實施采集的目標內容有很多，包括制造系統中的作業人員、儀器設備、生產材料、生產工藝和流程等等。其中，作業人員分為人員編碼、班次狀況等多種內容；儀器設備數據包括設備的運行參數、設備的產能數據、設備編碼、設備零部件壽命等等；生產材料數據包括材料名稱、料號、規格和用量等等；生產工藝和流程則包括生產單號、產品生產流程、質檢結果數據等等。

針對上述數據的采集，常用的數據采集方式有：掃描條碼、刷卡、RFID等。數據采集是在多種高精度設備的支持下，對各類實時信息展開收集和處理；因此數據采集設備是數據采集中不可或缺的硬件支持。

就當前數據采集設備來說，其種類十分多樣。在制造系統中不僅包括各種生產輔助設備，而且還包括各種檢測設備，另外還有沖壓、下料、運輸設備等也都是數據采集中不可缺少的組成部分。這些設備之間的接口、通訊協議彼此并不完全相同，因此數據采集過程中要根據實際狀況選擇恰當的方式。一般來說，實時數據采集的方式主要包括下面幾類：

（一）TCP/IP協議支持下的以太網模式

TCP/IP協議支持下的以太網模式也是未來發展的主要方向，通過這種模式可以采集的數據內容十分多樣，并且能夠完成遠程控制。當前，業界的主流數控系統商，大多都為其設備配置了局域網口，包括西門子、三菱、FIDIA等，以便幫助企業獲得設備的各種實時數據，包括設備程序信息、設備運行狀態數據、運行程序內容、設備參數、設備功率、設備坐標等等。

同時，數據采集還能夠通過對設備的及時限制，提供有效的預防功能，從而為生產加工、質量管控發揮積極意義。比如，對數控設備的加工倍率設置限制，這樣一旦發現非法修改，就能夠迅速鎖住設備，避免非法加工。

（二）普通以太網模式

在以太網開發包數控設備的支持下，使用Windows系統與設備的以太網接口相連，就能夠運用第三方開發商提供的接口，對各類高精尖設備實現連接和數據傳輸，從而實現數據采集和分析；并且將設備的相關數據，保存到數據庫，進而為后續分析系統提供數據支持[2]。

（三）數據采集卡

數據采集卡模式，是將傳感器與生產設備的I/O點連接，從而傳輸設備的加工狀態、故障狀態等數據。當前，該模式主要在無串口、無局域網設備模式下，采用開關量采集卡、模擬量采集卡實現數據采集。

（四）組態軟件采集

在組態軟件的支持下，軟件開發人員能夠充分利用各種工具，完成各種硬件配置、數據開發和圖形開發的工作；在組態軟件支持下串口、網口與PLC相連，由電腦實現數據采集與分析處理，并能夠輸出各種設定的信息模式。對于智能制造來說，采用組態方式采集數據，不僅連接方便，而且成本較低，穩定性能夠達到保障。

（五）RFID模式

該模式在實際應用中十分廣泛，簡單易行并且能夠得到良好的采集效果。其主要方式是功過將各種信息寫入RFID芯片中，以此來完成數據采集。

（六）人工采集

在智能制造系統中，人工數據采集是作為有效補充出現的，主要適用于部分暫時無法通過自動化手段完成信息采集的數據。人工采集的方式，因為完全依賴人工記錄，必然在實時性與準確性上或多或少的存在一些問題。

四、小結

實時數據采集，是智能制造系統的基礎；正是因為對制造系統數據的實時掌控，才能夠將其作為生產決策、計劃調度的重要依據。在實施數據采集支撐下打造的智能制造系統，為企業的高效運轉提供了強有力的支持。當前，我國制造業正在快速發展，智能化必將推動其邁向新高度。

參考文獻：

[1]周本華，吳旭光，郭培龍等.現場數據采集技術及在智能制造系統中的應用

[2]何茂輝.4G 網絡下的多終端建筑工程現場移動數據采集系統設計[J].現代電子技術，2016，39（15）：25-27.

[J].制造技術與機床，2016，（6）：33-39.