CN113238544A - 基于动作信号的设备数据采集系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了基于动作信号的设备数据采集系统及方法,系统包括若干个传感器,用于采集设备的运行数据,将运行数据发送给数据采集单元;若干个数据采集单元用于对运行数据进行分析整理,以获得整理数据,将整理数据上传给边缘计算机;边缘计算机用于对整理数据进行汇总后,上传给云服务器;云服务器用于对边缘计算机上传的数据进行分析。该系统通过传感器获取设备的运行数据,并通过边缘计算器上传给云服务器,供云服务器进行大数据分析,能够实现与外部设备的通信,从而量化设备的运行指标,提升设备稼动率和工厂竞争力。
Description
技术领域
本发明属于电子技术领域,具体涉及基于动作信号的设备数据采集系统及方法。
背景技术
目前厂区内运行的设备一般只具有产量统计功能,并将相关的数据通过操作面板进行展示。例如当进行控制命令次数统计时,设备的主控单元发出运动指令给设备的运动部件,主控单元发出运动指令时,自动统计运动指令次数。还例如当进行运动信号采集时,针对特定的操作部件,如运动手臂、取料装置等,每次取放产品时,会产生一个电平信号,设备可以读取该电平信号,并通过操作面板进行展示。
但是这些设备只能实现将采集信号通过操作面板进行展示的功能,功能单一,不具备与外部设备的通信功能。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明提供一种基于动作信号的设备数据采集系统及方法,能够实现与外部设备的通信。
第一方面,一种基于动作信号的设备数据采集系统,包括:
若干个传感器:与厂区内的设备连接,用于采集设备的运行数据,将运行数据发送给数据采集单元;
若干个数据采集单元用于对运行数据进行分析整理,以获得整理数据,将整理数据上传给边缘计算机;
边缘计算机用于对整理数据进行汇总后,上传给云服务器;
云服务器用于对边缘计算机上传的数据进行分析。
优选地,所述传感器包括直接连接在设备与数据采集单元之间的线缆,感应设备的运动部件动作的对射光耦,和/或感应设备的运动部件动作的振动传感器。
优选地,所述数据采集单元具体用于:
从所述运行数据中提取出设备的产量数据;
当持续读取到产量数据时,定义设备的状态为运行状态;
当在预设的故障时间内没有读取到产量数据时,定义设备的状态为故障状态;
当在预设的待机时间内没有读取到产量数据时,定义设备的状态为待机状态;
将产量数据和设备的状态定义为所述整理数据。
优选地,所述云服务器具体用于:
分别将所有设备的产量数据和状态存储至产量列表和状态列表中;
根据各个设备的产量数据和状态计算设备的报警参数。
优选地,所述报警参数包括稼动率、平均故障间隔时间、平均故障辅助间隔和平均故障修复时间。
优选地,所述云服务器还用于:
当检测到报警参数符合预设的报警机制时,生成报警指令,发送给对应的工作人员。
第二方面,一种基于动作信号的设备数据采集方法,包括以下步骤:
传感器采集设备的运行数据,将运行数据发送给数据采集单元;
数据采集单元对运行数据进行分析整理,以获得整理数据,将整理数据上传给边缘计算机;
边缘计算机对整理数据进行汇总后,上传给云服务器;
云服务器对边缘计算机上传的数据进行分析。
优选地,所述传感器包括直接连接在设备与数据采集单元之间的线缆,感应设备的运动部件动作的对射光耦,和/或感应设备的运动部件动作的振动传感器。
优选地,所述数据采集单元对运行数据进行分析整理,以获得整理数据具体包括:
数据采集单元从运行数据中提取出设备的产量数据;
当持续读取到产量数据时,定义设备的状态为运行状态;
当在预设的故障时间内没有读取到产量数据时,定义设备的状态为故障状态;
当在预设的待机时间内没有读取到产量数据时,定义设备的状态为待机状态;
数据采集单元将产量数据和设备的状态定义为所述整理数据。
优选地,所述云服务器对边缘计算机上传的数据进行分析具体包括:
云服务器分别将所有设备的产量数据和状态存储至产量列表和状态列表中,根据各个设备的产量数据和状态计算设备的报警参数;
所述报警参数包括稼动率、平均故障间隔时间、平均故障辅助间隔和平均故障修复时间。
由上述技术方案可知,本发明提供的基于动作信号的设备数据采集系统及方法,通过传感器获取设备的运行数据,并通过边缘计算器上传给云服务器,供云服务器进行大数据分析,能够实现与外部设备的通信,从而量化设备的运行指标,提升设备稼动率和工厂竞争力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中,类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中,各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例一提供的设备数据采集系统的示意图。
图2为本发明实施例二提供的设备数据采集方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,因此只作为示例,而不能以此来限制本发明的保护范围。需要注意的是,除非另有说明,本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
应当理解,当在本说明书和所附权利要求书中使用时,术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解,在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样,除非上下文清楚地指明其它情况,否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样,术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地,短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
实施例一:
一种基于动作信号的设备数据采集系统,参见图1,包括:
若干个传感器:与厂区内的设备连接,用于采集设备的运行数据,将运行数据发送给数据采集单元;
若干个数据采集单元用于对运行数据进行分析整理,以获得整理数据,将整理数据上传给边缘计算机;
边缘计算机用于对整理数据进行汇总后,上传给云服务器;
云服务器用于对边缘计算机上传的数据进行分析。
具体地,数据采集单元可以通过CAN总线连接边缘计算机,并将数据实时上传。边缘计算机进行统一数据汇总后,定时通过以太网将数据上传到云服务器。
该系统增加传感器,读取设备运行的动作信号,并将读取的信号发给数据采集单元,由数据采集单元分析整理后上传给边缘计算机,一个边缘计算机可以连接多个数据采集单元,上限不超过100个,边缘计算机汇总数据后,定时上传到云服务器,云服务器分析对应的数据,获取设备的产量及状态信息。
该系统通过传感器获取设备的运行数据,并通过边缘计算器上传给云服务器,供云服务器进行大数据分析,能够实现与外部设备的通信,从而量化设备的运行指标,提升设备稼动率和工厂竞争力。
优选地,所述传感器包括直接连接在设备与数据采集单元之间的线缆,感应设备的运动部件动作的对射光耦,和/或感应设备的运动部件动作的振动传感器。
具体地,不同场景和设备下采用的传感器不同。
场景一:如果设备工作时输出IO电平信号(例如输出5V~24V的电平信号)。此时可以直接将设备的IO信号端通过一线缆连接至数据采集单元的IO输入端口。数据采集单元中还可以设有继电器进行IO端口隔离。
场景二:如果设备工作时不能输出IO电平信号,可以添加对射光耦,当设备运动部件每次经过或执行相应的动作时,对射光耦生成一个电平信号,传递给数据采集单元,获取设备的运行数据。
场景三:如果设备的运行速度过快、且超过传感器最大采集频率时。此时不能在设备的运动部件添加对射光耦等传感器,那么可以添加振动传感器,当运动部件运动时,振动传感器输出IO电平,传递给数据采集单元,获取设备的运行数据。
优选地,所述数据采集单元具体用于:
从所述运行数据中提取出设备的产量数据;
当持续读取到产量数据时,定义设备的状态为运行状态;
当在预设的故障时间内没有读取到产量数据时,定义设备的状态为故障状态;
当在预设的待机时间内没有读取到产量数据时,定义设备的状态为待机状态;
将产量数据和设备的状态定义为所述整理数据。
具体地,数据采集单元接收到运行数据后,提取出设备的产量数据。当有持续产量数据时,设备处于运行状态。当超过30秒(即故障时间,可设定)没有读取到产量数据时,设备处于故障状态。当超过2小时(即待机时间,可设定)没读取到产量数据时,设备处于待机状态。
优选地,所述云服务器具体用于:
分别将所有设备的产量数据和状态存储至产量列表和状态列表中;
根据各个设备的产量数据和状态计算设备的报警参数。
所述报警参数包括稼动率、平均故障间隔时间、平均故障辅助间隔和平均故障修复时间。
具体地,云服务器分析整理数据时,将整理数据存储到数据库中,并进行定时分析,将分析后的数据进行存储。分析后的数据包括设备实时产量数据、设备实时状态、设备实时稼动率数据、设备实时平均故障间隔时间(MTBF)、设备实时平均故障辅助间隔(MTBA)和设备实时平均故障修复时间(MTTR)。
优选地,所述云服务器还用于:
当检测到报警参数符合预设的报警机制时,生成报警指令,发送给对应的工作人员。
具体地,云服务器还具有设备异常自动报警提醒功能。云服务器当生成报警指令后,将报警指令发送给面板、工作人员的企业微信或个人微信,供工作人员查看报警指令,实现设备停机三级预警机制。
综上所述,该系统具有以下功能:
1、车间动态大屏幕看板,实时状况集中监控。该系统能够进行集中信号采集、车间动态看板、大屏幕集中展示、设备即时状态及实时稼动率管理,为现场维修、排产等管理提供数据化支持。
2、设备稼动率OEE自动统计计算。该系统能够对设备OEE、车间、全厂的稼动率进行自动计算,其中稼动率可以按照班次/天/周/月进行趋势图统计。
3、自动采集设备产量,智能分析。该系统对设备的运行产量数据进行自动监控,自动进行每台设备及车间部门等维度的数据统计,还在交接班后自动发送产量数据。
4、设备停机数据分析建模。该系统还可以展示MTBA/MTBF/MTTR等数据,还可以展示停机类型及原因,根据停机数据分析建模,建立预测性机制。
5、基于二维码的无纸化维修管理。该系统能够进行设备停机自动预警,工作人员通过扫描二维码确认,为生产部/设备部划分明确的责任区间,减少协同成本。
6、模具/夹具更换及维护周期自动提示。该系统还可以实现模具/夹具/改机/换产品/批次/更换及维修周期自动提醒。
7、基于移动终端的保养及点检管理。该系统支持移动终端进行设备保养,点检进行无纸化管理,实现即时提醒。该系统还支持维修过程协同管理,简化维修流程,能够对维修数据进行统计。
8、维修人员绩效精细化管理。当设备停机时,由操作员触发报修,技术员进行维修,当技术员确认维修完成后,由品质部确认,确认完成后,运行设备。其中设备停机到操作员触发报修之间的时间为操作员响应时间,可以反映操作员态度。操作员触发报修与技术员开始维修的时间为技术员响应时间,可以反映技术员态度。技术员开始维修与结束维修的时间为技术员维修时间,可以反映技术员技能。技术员结束维修与品质部确认的时间为QC确认时间,可以反映品质部的态度。所以该方法统计上述数据,能够实现精细化管理生产人员、设备人员、品质人员的绩效。
9、生产设备精细化管理。该系统能够进行自动监控及预警,设备稼动率OEE平均可提高5%~15%,人员协同效率提高10%以上,MTBF提高8%以上,MTTR降低20%以上。
实施例二:
一种基于动作信号的设备数据采集方法,参见图2,包括以下步骤:
传感器采集设备的运行数据,将运行数据发送给数据采集单元;
数据采集单元对运行数据进行分析整理,以获得整理数据,将整理数据上传给边缘计算机;
边缘计算机对整理数据进行汇总后,上传给云服务器;
云服务器对边缘计算机上传的数据进行分析。
优选地,所述传感器包括直接连接在设备与数据采集单元之间的线缆,感应设备的运动部件动作的对射光耦,和/或感应设备的运动部件动作的振动传感器。
优选地,所述数据采集单元对运行数据进行分析整理,以获得整理数据具体包括:
数据采集单元从运行数据中提取出设备的产量数据;
当持续读取到产量数据时,定义设备的状态为运行状态;
当在预设的故障时间内没有读取到产量数据时,定义设备的状态为故障状态;
当在预设的待机时间内没有读取到产量数据时,定义设备的状态为待机状态;
数据采集单元将产量数据和设备的状态定义为所述整理数据。
优选地,所述云服务器对边缘计算机上传的数据进行分析具体包括:
云服务器分别将所有设备的产量数据和状态存储至产量列表和状态列表中,根据各个设备的产量数据和状态计算设备的报警参数;
所述报警参数包括稼动率、平均故障间隔时间、平均故障辅助间隔和平均故障修复时间。
本发明实施例所提供的方法,为简要描述,实施例部分未提及之处,可参考前述实施例中相应内容。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种基于动作信号的设备数据采集系统,其特征在于,包括:
若干个传感器:与厂区内的设备连接,用于采集设备的运行数据,将运行数据发送给数据采集单元;
若干个数据采集单元用于对运行数据进行分析整理,以获得整理数据,将整理数据上传给边缘计算机;
边缘计算机用于对整理数据进行汇总后,上传给云服务器;
云服务器用于对边缘计算机上传的数据进行分析。
2.根据权利要求1所述基于动作信号的设备数据采集系统,其特征在于,
所述传感器包括直接连接在设备与数据采集单元之间的线缆,感应设备的运动部件动作的对射光耦,和/或感应设备的运动部件动作的振动传感器。
3.根据权利要求1所述基于动作信号的设备数据采集系统,其特征在于,所述数据采集单元具体用于:
从所述运行数据中提取出设备的产量数据;
当持续读取到产量数据时,定义设备的状态为运行状态;
当在预设的故障时间内没有读取到产量数据时,定义设备的状态为故障状态;
当在预设的待机时间内没有读取到产量数据时,定义设备的状态为待机状态;
将产量数据和设备的状态定义为所述整理数据。
4.根据权利要求3所述基于动作信号的设备数据采集系统,其特征在于,所述云服务器具体用于:
分别将所有设备的产量数据和状态存储至产量列表和状态列表中;
根据各个设备的产量数据和状态计算设备的报警参数。
5.根据权利要求4所述基于动作信号的设备数据采集系统,其特征在于,
所述报警参数包括稼动率、平均故障间隔时间、平均故障辅助间隔和平均故障修复时间。
6.根据权利要求1所述基于动作信号的设备数据采集系统,其特征在于,所述云服务器还用于:
当检测到报警参数符合预设的报警机制时,生成报警指令,发送给对应的工作人员。
7.一种基于动作信号的设备数据采集方法,其特征在于,包括以下步骤:
传感器采集设备的运行数据,将运行数据发送给数据采集单元;
数据采集单元对运行数据进行分析整理,以获得整理数据,将整理数据上传给边缘计算机;
边缘计算机对整理数据进行汇总后,上传给云服务器;
云服务器对边缘计算机上传的数据进行分析。
8.根据权利要求7所述基于动作信号的设备数据采集方法,其特征在于,
所述传感器包括直接连接在设备与数据采集单元之间的线缆,感应设备的运动部件动作的对射光耦,和/或感应设备的运动部件动作的振动传感器。
9.根据权利要求7所述基于动作信号的设备数据采集方法,其特征在于,所述数据采集单元对运行数据进行分析整理,以获得整理数据具体包括:
数据采集单元从运行数据中提取出设备的产量数据;
当持续读取到产量数据时,定义设备的状态为运行状态;
当在预设的故障时间内没有读取到产量数据时,定义设备的状态为故障状态;
当在预设的待机时间内没有读取到产量数据时,定义设备的状态为待机状态;
数据采集单元将产量数据和设备的状态定义为所述整理数据。
10.根据权利要求9所述基于动作信号的设备数据采集方法,其特征在于,所述云服务器对边缘计算机上传的数据进行分析具体包括:
云服务器分别将所有设备的产量数据和状态存储至产量列表和状态列表中,根据各个设备的产量数据和状态计算设备的报警参数;
所述报警参数包括稼动率、平均故障间隔时间、平均故障辅助间隔和平均故障修复时间。
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