av网站的免费观看丨无码福利一区二区三区丨亚洲人成影院在线观看丨337p人体粉嫩胞高清视频丨国内a∨免费播放

智能工廠工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)采集解決方案

中國電信集團(tuán)有限公司

網(wǎng)絡(luò)改造技術(shù)篇/成熟技術(shù)/工廠內(nèi)網(wǎng)改造

1 概述

1.1 背景

隨著無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）技術(shù)在電信、電力行業(yè)的廣泛應(yīng)用，工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)已成為工業(yè)數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域的一種新型組網(wǎng)技術(shù)。PON網(wǎng)絡(luò)是串聯(lián)車間各項(xiàng)業(yè)務(wù)、各類生產(chǎn)設(shè)備與控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息交互等工作的基礎(chǔ)。通過PON可以完成智能設(shè)備與業(yè)務(wù)分析平臺之間的網(wǎng)絡(luò)連接，從而實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備指令數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程下發(fā)控制及監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集能力。

1.2 實(shí)施目標(biāo)

智能工廠工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)采集解決方案旨在提供工業(yè)設(shè)備智慧互聯(lián)、適配多種工業(yè)設(shè)備PLC接口的工業(yè)數(shù)據(jù)采集、工業(yè)數(shù)據(jù)分析應(yīng)用與技術(shù)方案。包括：

? 工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)：建設(shè)符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的車間網(wǎng)絡(luò)，將智能工廠的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)；

? 工業(yè)數(shù)據(jù)采集：適配各種PLC及數(shù)控機(jī)床，采集設(shè)備數(shù)據(jù)；

? 工業(yè)數(shù)據(jù)分析：實(shí)現(xiàn)設(shè)備的預(yù)測性維護(hù)分析，設(shè)備效率分析及產(chǎn)品過程質(zhì)量分析等。

1.3 適用范圍

本解決方案前期已經(jīng)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟第一批測試床進(jìn)行驗(yàn)證通過（測試床名稱為：02工業(yè)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與數(shù)據(jù)采集），該測試床將工業(yè)PON技術(shù)、工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)及工業(yè)數(shù)據(jù)分析技術(shù)在某制造企業(yè)的發(fā)動機(jī)制造工廠進(jìn)行了試點(diǎn)，驗(yàn)證了該解決方案可以適用于典型的離散制造業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景，未來可以在離散型制造業(yè)企業(yè)進(jìn)行推廣應(yīng)用，具有良好的可復(fù)制性。

1.4 在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)中的位置

圖1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)示意圖

本解決方案屬于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)中的智能工廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，具體對應(yīng)上面架構(gòu)圖中的1、2、3、5種網(wǎng)絡(luò)連接。采用工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)對工廠車間生產(chǎn)線的所有設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，然后對設(shè)備進(jìn)行工業(yè)數(shù)據(jù)采集，并傳輸?shù)娇刂浦行模⒃诳刂浦行膶S設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行展示和預(yù)測分析。

2 需求分析

目前工廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)“兩層三級”技術(shù)體系和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相互隔離的狀況使 IT 系統(tǒng)與生產(chǎn)現(xiàn)場之間的通信存在較多障礙。一是工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與工廠信息網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)各異，難以融合互通。 二是工業(yè)生產(chǎn)全流程存在大量“信息死角”，亟需實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。同時(shí)，在工業(yè)大數(shù)據(jù)的實(shí)施過程中，企業(yè)數(shù)據(jù)源較差，尤其是對于機(jī)器設(shè)備、生產(chǎn)線等實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集數(shù)量、類型、精度以及頻率方面存在較大提升空間，因此對于工業(yè)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)馁|(zhì)量提出了新的要求。

現(xiàn)有車間生產(chǎn)信息網(wǎng)常用通信技術(shù)為無線和有線通信技術(shù)，由于有線通信技術(shù)可滿足未來智能設(shè)備之間雙向交互、高寬帶、低時(shí)延等需求，已廣泛應(yīng)用。現(xiàn)階段有線技術(shù)有工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)為主流技術(shù)，工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)以太網(wǎng)相比，工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在組網(wǎng)可靠性、安全性、帶寬分配、維護(hù)成本、網(wǎng)絡(luò)可拓展等方面均有優(yōu)勢，適合在高溫、高強(qiáng)電等車間環(huán)境下接入使用。

3 解決方案

3.1 方案介紹

智能工廠工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)采集解決方案首先對工廠車間的工業(yè)設(shè)備，采用工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，然后對設(shè)備進(jìn)行工業(yè)數(shù)據(jù)采集，并傳輸?shù)娇刂浦行模⒃诳刂浦行膶S設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行展示和預(yù)測分析。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

智能工廠工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)采集解決方案采用新型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，采用工業(yè)級PON網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)工廠內(nèi)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)和多種工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議適配，支持RS232/485串口、以太網(wǎng)等多種工業(yè)設(shè)備接口和通信協(xié)議。系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示：

圖2 智能工廠工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)采集解決方案系統(tǒng)架構(gòu)

3.3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)

工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)通過靈活的網(wǎng)絡(luò)配置，完成對工業(yè)設(shè)備數(shù)據(jù)采集和傳輸，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備監(jiān)控、信息集采、生產(chǎn)控制等功能。

工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可與各車間信息節(jié)點(diǎn)無縫結(jié)合，可根據(jù)需要組成多鏈路備份的樹形結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)等傳送網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如下所示：

圖3 智能工廠工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)采集解決方案網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

1) 在車間布放ONU；

2) 將各個(gè)車間的生產(chǎn)設(shè)備通過網(wǎng)線、雙絞屏蔽線連接到ONU；

3) OLT匯聚管理設(shè)備部署于通訊機(jī)房，為各車間ONU提供業(yè)務(wù)匯聚和傳送；

4) OLT通過n*GE上聯(lián)接口連接到中心機(jī)房，工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)將各生產(chǎn)設(shè)備端口透傳到網(wǎng)管上的管理平臺，對所有設(shè)備統(tǒng)一管理。

3.4 功能設(shè)計(jì)

主要系統(tǒng)功能包括 ：

? 車間工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，對工廠車間生產(chǎn)線的所有設(shè)備，通過工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)；

? 全業(yè)務(wù)通信整合能力：系統(tǒng)提供FE、GE、CAN、RS485、CVBS(BNC接頭)等多種業(yè)務(wù)接口，滿足各種業(yè)務(wù)的接入;

? 車間工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)采集建設(shè)，對設(shè)備進(jìn)行工業(yè)數(shù)據(jù)采集，并傳輸?shù)娇刂浦行模?/p>

? 在控制中心對工廠設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行展示和預(yù)測分析。

3.5 安全及可靠性

? 采用安全易維護(hù)設(shè)備：兩套OLT最多可以組30個(gè)獨(dú)立的ODN環(huán)網(wǎng)，可以把各業(yè)務(wù)或者站點(diǎn)組到不同的環(huán)網(wǎng)中，提供安全性；ONU設(shè)備支持遠(yuǎn)程調(diào)試、檢測，不需要維護(hù)人員親臨現(xiàn)場。

? 多種保護(hù)方式提高安全性：匯聚設(shè)備OLT和ONU接入器使用單纖雙向環(huán)網(wǎng)技術(shù)，主備鏈路快速切換；設(shè)備的關(guān)鍵模塊都使用雙備份，在主用板發(fā)生故障情況下，系統(tǒng)會快速自動切換，不影響業(yè)務(wù)使用；使用主備電源供電；ONU接入器具備自交換能力，在設(shè)備兩邊的光纖全部斷掉的情況下，這個(gè)點(diǎn)上的設(shè)備之間仍可以通訊。

4 成功案例

本方案在濰柴智能工廠工業(yè)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)采集項(xiàng)目中得到了成功應(yīng)用。濰柴車間內(nèi)設(shè)備種類繁多，各種設(shè)備接口及協(xié)議不統(tǒng)一，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集困難。該項(xiàng)目采用工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在濰柴1號工廠進(jìn)行智能車間改造試點(diǎn)，在總裝車間、試車車間等8個(gè)車間部署工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)，涵蓋了加工、裝配、試車、涂裝四個(gè)部分試點(diǎn)整套裝備系統(tǒng)，對420余臺智能設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了RS232/485串口、以太網(wǎng)等多種工業(yè)設(shè)備接口接入，并通過集成各種主流的工業(yè)協(xié)議（Profibus/Profinet、Modbus、OPC DA/UA等），為濰柴實(shí)現(xiàn)了各種先進(jìn)制造設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，為濰柴智能工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如下圖所示。

圖4 濰柴智能工廠工業(yè)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

該項(xiàng)目通過工業(yè)PON及數(shù)據(jù)采集技術(shù)，將制造車間產(chǎn)線、制造質(zhì)量工藝等數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至本地服務(wù)器存儲。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺定期遠(yuǎn)程采集到存儲在服務(wù)器中的原始數(shù)據(jù)，獲取之后進(jìn)行對原始數(shù)據(jù)的采集、清洗并完成入庫操作。通過數(shù)據(jù)采集后對螺栓擰緊的擰緊方式、參數(shù)進(jìn)行分析，從扭矩、角度、斜率等結(jié)果來判斷螺栓一致性，從而可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)螺栓擰緊中出現(xiàn)的問題，降低了產(chǎn)品的缺陷率，提升了產(chǎn)線生產(chǎn)效率。

通過該項(xiàng)目實(shí)施，濰柴實(shí)現(xiàn)了試點(diǎn)車間內(nèi)的設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)及數(shù)據(jù)采集，通過利用生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測性維護(hù)分析及產(chǎn)品過程質(zhì)量分析等應(yīng)用分析，提高產(chǎn)線生產(chǎn)效率10%，降低缺陷產(chǎn)品率40%，降低設(shè)備故障停機(jī)時(shí)間50% ，取得了良好應(yīng)用效果。