遠程監控系統是以互聯(lián)網(wǎng)平臺為基礎，通過(guò)設備監控、數據傳輸和設備互聯(lián)等手段組成智能加工網(wǎng)，高效完成加工任務(wù)。企業(yè)要實(shí)現智能制造，首先要解決的問(wèn)題是車(chē)間設備信息的自動(dòng)化采集。

面向制造車(chē)間，目前研究?jì)H能獲取單一的或較少種類(lèi)的信息，信息的集成度還比較低，因此有必要設計開(kāi)發(fā)一種面向制造車(chē)間設備的多源信息采集方案。多源信息采集由于涉及到的設備具有多種類(lèi)、多接口與多協(xié)議的特點(diǎn)，很難形成統一的采集方法，為解決以上提到的問(wèn)題，本文引入一套工具集軟件WebAccess，利用其內部集成的多種通信協(xié)議，串聯(lián)制造車(chē)間的觸摸屏、智能電表、溫濕度傳感器及發(fā)那科、西門(mén)子、海德漢和三菱４種主流數控機床等設備，完成車(chē)間多種設備數據的采集、分析與存儲，以實(shí)現提高生產(chǎn)效率、加工質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本和資源消耗等目標。

數據采集類(lèi)型：

根據現場(chǎng)和設備通信需求，采集類(lèi)型大致分為以下４種：

（1）數控系統通訊采集，通過(guò)研究多種數控系統內部通訊協(xié)議，調用二次開(kāi)發(fā)軟件包讀取數控系統內機床主軸、PLC和診斷數據等信號。

（2）電表通信采集，通過(guò)采集電表內電壓、電流、功率和諧波等數據，評估制造車(chē)間電力品質(zhì)，尋找節能措施，減少車(chē)間能耗。

（3）觸摸屏通信采集，觸摸屏記錄數控機床待機原因、工人工號、工件號和已加工量等信息，可以完善車(chē)間數控機床的設備利用率數據，作為車(chē)間生產(chǎn)進(jìn)度和生產(chǎn)品質(zhì)分析的數據基礎。

（4）溫濕度傳感器通訊采集，傳感器內置的ＷiFi模塊提供接入點(diǎn)和工作站的功能，客戶(hù)端既可連接熱點(diǎn)查看溫濕度信息，也可以通過(guò)搜尋傳感器的IP地址來(lái)采集信息。

系統結構設計：

制造車(chē)間的設備遠程監控系統主要由現場(chǎng)設備層、車(chē)間SCADA層和遠程監控層組成，系統結構如下圖所示。

系統結構圖

系統的網(wǎng)絡(luò )框架：

遠程監控系統常用的網(wǎng)絡(luò )框架有C/S結構和B/S結構。采用C/S結構的系統雖然具有響應速度快、交互能力強的特點(diǎn)，但在安裝、維護與管理方面的難度大，

B/S結構是對C/S 結構進(jìn)行改造形成的結構，具有維護簡(jiǎn)單和共享性強的特性，本文采用基于B/S架構來(lái)開(kāi)發(fā)遠程監控系統。系統的控制軟件采用Ｃ＃語(yǔ)言基于.NET Framework平臺開(kāi)發(fā)，網(wǎng)絡(luò )框架如下圖所示。

網(wǎng)絡(luò )框架

SQL Server數據庫服務(wù)器通過(guò)ODBC接口從數據采集服務(wù)器中獲取數據，并存入到相應的表中。Web瀏覽器與Web服務(wù)器之間通過(guò)采用HTTP/HTTPS協(xié)議進(jìn)行Socket通信，Web服務(wù)器解釋執行ASP文件，將ActiveX 控件下載到客戶(hù)端瀏覽器后，用戶(hù)即可進(jìn)入包含設備運行畫(huà)面和虛擬操作控制面板的遠程監控頁(yè)面，設備監控畫(huà)面和運行狀態(tài)（包括溫度、電壓、實(shí)時(shí)位置、主軸負載和進(jìn)給等）信息隨著(zhù)現場(chǎng)的反饋同步更新；用戶(hù)在Web瀏覽器的虛擬控制面板上向數控機床發(fā)送指令，Web服務(wù)器將指令轉發(fā)給現場(chǎng)數據采集服務(wù)器，在收到瀏覽器的指令并確認后，執行相應的功能模塊，即可實(shí)現對各數控機床的監視和控制。

設備的聯(lián)網(wǎng)方式：

為兼容觸摸屏、智能電表、溫濕度傳感器、發(fā)那科、西門(mén)子、三菱和海德漢數控機床等設備的數據采集，系統兼容多種通信協(xié)議和通信接口。通信協(xié)議包括Modbus RTU、Modbus TCP、FOCAS、OPCUA、A2、LSV-2等，其中涉及的數據采集接口包括RS485、DNC和以太網(wǎng)口等通用接口。

功能面板設計：

采集的數據來(lái)自現場(chǎng)設備，主要包括數控機床的狀態(tài)信息、工藝信息、觸摸屏的生產(chǎn)信息、智能電表的電力信息與溫濕度傳感器的環(huán)境信息等。根據采集的數據進(jìn)行效率、利用率、生產(chǎn)品質(zhì)與生產(chǎn)進(jìn)度等方面的統計分析，了解機床、毛坯和刀具的利用率，結合生產(chǎn)實(shí)際找出提高資源利用率的有效措施；分析生產(chǎn)進(jìn)度信息，合理地制定生產(chǎn)計劃，以使工人與設備等關(guān)鍵資源負載均衡；工件品質(zhì)分析，關(guān)聯(lián)機床信息定位影響加工質(zhì)量的原因；分析工人品質(zhì)數據，確定工人的工藝水平。功能結構如下圖所示。

功能結構圖

系統實(shí)驗：

所研究的遠程監控系統在某個(gè)制造車(chē)間中完成了生產(chǎn)實(shí)踐的檢驗，該車(chē)間分布多臺具有以太網(wǎng)口的FANU ０i－MD數控機床，每臺數控機床附近配有一個(gè)觸摸屏，車(chē)間分布的溫濕度傳感器獲取生產(chǎn)環(huán)境信息、智能電表監控電力品質(zhì)和統計生產(chǎn)能耗。

數據采集軟件運行在Windows 10專(zhuān)業(yè)版系統的筆記本電腦上，通過(guò)以太網(wǎng)口和數控機床相連。設備由以前的信息孤島轉變?yōu)檎麄€(gè)工廠(chǎng)的信息節點(diǎn)，實(shí)現了制造車(chē)間的數字化。