南潮物联：浅谈工业设备数据标准化采集与数字化管理

2022-09-11

无论是工厂客户，还是OEM设备制造商客户，面对业务数字化的宏伟愿景，首先要面对的就是设备底层数据的采集和设备数据的数字化管理。一般来说，底层设备的实时数据是数字化工厂和设备远程管理的基本要素。

随着工业物联网解决方案的大规模落地，如何快速实现工业设备数据的标准化采集和数字化管理，成为工厂和软件系统集成商面临的首要问题。

设备数据采集的核心硬件设备——工业网关

在设备数据采集层，数据采集一般有四种情况：

1) 设备有通讯接口直接与系统连接：对于生产设备中信息化程度高的数据采集，设备自带的串口、以太网等通讯接口协议，可以实现真正的- 与主机的时间通信。采集数据，直接与局域网和系统平台对接，实现实时通信，无需增加中间设备参与；

2)工业网关直接采集设备数据：目前大部分PLC/CNC设备主要使用网关采集数据工厂能耗管理，因为此类设备没有以太网通讯接口模块，不支持二次以太网通讯。通过工业网关与设备的485/232接口连接，实现设备数据的采集和上报；

3)通过IO模块进行数据采集：对于传统过时的物理设备，可以将IO模块连接到设备上采集设备的相关参数数据，然后将参数数据转换成网络数据上传通过网络实时到网络。系统平台；

4) 安装传感器实现数据采集：对于一些特别老旧的设备，既没有接口也没有自动化采集条件，可以通过外部传感器实现数据采集，然后通过网关设备进行统一汇总和上报到平台系统。

图：南潮物联网Ruff物联网平台设备接入行业

以PLC设备数据采集为例，不同的工厂使用不同的设备型号和品牌。如何利用网关设备实现便捷高效的标准化数据采集是工厂客户关注的焦点。

首先，在网关的跨协议兼容层方面，基于目前市面上的主流品牌型号和设备类型，工业网关的高级版需要支持西门子、施耐德、罗克韦尔、三菱、发那科、欧姆龙、松下、通用电气、台达等几十个品牌机型。其次，对于一些电力光伏领域的客户，网关还需要能够支持逆变器、电表等各类品牌机型。最后，在农业和地质灾害等领域，网关也会面临多种传感器类型，也要求网关能够直接采集和上报数据。

图：南潮物联网Ruff物联网平台设备标准化

其次，在数据采集频率方面，对于一些连续性工厂，设备的实时数据处理频率会达到毫秒级。在设备的数据采集层，需要网关支持从秒到毫秒的高频采集。，这就对网关的性能和稳定性提出了更高的要求。

最后，当设备中的大量原始数据通过网关采集上报时，需要对很大一部分数据进行本地过滤和边缘计算，以降低带宽压力和成本。因此，网关是否具备边缘计算能力也很重要。

当网关满足以上要求时，基本可以实现不同工厂PLC/CNC设备数据的标准化采集要求。同时，也有一些网关（如Ruff 5110工业网关）可以支持客户的二次开发需求，满足客户低成本、低门槛的物联网应用开发部署。

设备数字化管理核心需求：可视化与定制看板

设备数据的标准化采集只是第一步。在平台层，数据将面临如何可视化、分析和管理的重要环节。

对于工厂客户来说，设备数字化管理的核心需求一般集中在可视化和定制看板两个层面。

可视化是指工厂内所有设备都联网，设备的实时状态数据全部集成到平台系统中，客户可以实时查看，远程监控管理。

图：南潮物联网Ruff物联网平台设备实时数据

定制看板针对不同类型工厂面临的相同需求，即根据自身业务结构和需求，定制核心设备效率数据、生产统计、故障预警数据等并展示在看板上. 并且在实现方面，它是更加灵活和低代码的实现。

图：南潮物联网Ruff物联网平台定制看板

以南潮物联的工业物联网平台Ruff IoT为例，其提供的设备数字化管理平台主要侧重于设备数据可视化管理和定制看板：

如上图所示，在设备数据可视化管理方面，平台主要提供设备远程实时监控和运维管理两个模块的功能，包括设备实时监控、异常告警、历史数据分析、运行情况分析、运维工单等；在定制看板方面，支持运维工作看板定制、运维效率分析、看板定制，以及客户根据业务需求定制报表和统计看板。

案例分享：泡沫生产工艺设备的数字化改造

以生产泡沫塑料的工厂为例，在数字化生产的要求下，将面临生产设备的底层数据采集和数字化管理，如下图所示：

图：某工厂生产线的数字化生产流程

在数码泡棉生产过程中，需要经过蒸汽发泡、料仓储存、蒸汽处理、PLC注塑机成型、自动码垛、自动传输、AGV自动运输等环节。设备数据的标准化采集将涉及各类设备，包括蒸汽发泡设备功率参数的联网，从而得到总耗电量；空压机耗电量数据；PLC设备功耗数据等；

在筒仓设备数据网络采集方面，可以获得筒仓使用量和闲置数量、储存时间、库存、温湿度等数据。上述设备的数据联网属于特殊细分行业的设备数据采集和联网。对于一些物理设备，需要增加传感器来实现一些数据的采集和获取。

PLC注塑机的设备数据采集环节比较规范。PLC设备将提供统一的接口，包括485/232等专用接口，通过工业网关设备实现标准化的数据采集，包括运行状态参数、预警电压电流等数据、模具参数和生产统计。负责收集数据的网关将数据通过MQTT报告协议上传到指定的SaaS平台，对设备和生产过程进行数字化管理。

图：南潮IoT Ruff物联网平台架构图

当生产线的所有环节都汇集在一个统一的网络中，数据会在平台层进行可视化，让客户实现对工厂设备和生产过程的透明化管理，包括产量、模具参数等7*24的数据和实时生产统计。每小时监控统计。

对于泡沫生产厂来说，能耗管理是重点，因为蒸汽发泡过程中会消耗大量的电和水。因此，在所有流程都进行数字化管理后，客户可以实时监控和比较，可以改善工厂的电力消耗和蒸汽使用量，降低能源消耗成本。

目前，设备数据采集和数字化管理已成为越来越多客户的共同需求。过去，由于收款流程复杂、成本高昂，一直阻碍着客户工厂和设备的快速网络化和数字化。随着物联网网关的不断成熟和应用，类似南潮物联网的工业物联网平台将受到OEM设备厂商的青睐。