基于RFID的工业现场整体解决方案

　　摘要：

　　MDC(，Manufacturing Data Collection & Status Management)制造数据采集系统是新慧物联针对制造业，如工业自动化、机床加工等行业面向车间机床数据采集的一套应用解决方案。核心是一个智能I/O控制器产品，是集成了网络化远程I/O控制、多源异构数据采集、业务逻辑分析与规则算法处理、数据存储及网络传输功能为一体的嵌入式智能终端设备。

　　图1：MDC系统示意图

　　数据采集与状态监控的目的及内容

　　机床状态监控主要是借助有效、可靠的仪器、设备或技术手段，采集设备状态或故障信息，以辨识基于机械设备及过程特征的状态特性改变量的过程。

　　车间现场的主要设备分为数控机床与普通机床。

　　1.对数控机床的实时监控与数据采集可以通过DNC网络与机床控制器采集机床的各种信息，管理者可通过网络直接得知所有机床的信息。比如机床的实时状态、运行时间、加工工件数量等，并可依此做出各种详细的分析报告。

　　2.对普通机床可以通过采集机床的电流、功耗、振动、噪声等数据来判断机床的状态，如不正常运转，则自动发出故障报警。

　　图2：MDC系统效益图

　　图3：MDC车间应用图

　　MDC的部署架构与内容设计

　　机床设备监控系统的硬件包括传感器、MDC数据采集设备、有线/无线传输设备及其它信号采集模块，也就是智能I/O控制器。

　　智能I/O控制器产品主要由嵌入式系统、I/O模块、通讯模块和应用软件接口组成。用户可以根据需求通过Intranet和Internet网络完成分布式I/O控制和部署，同时还可实现对各类传感器、触控开关的数据采集、存储、分析及网络传输等功能，用户可通过二次开发接口构建自己的业务逻辑应用软件，且可快速集成并部署到现有的MES等系统平台中。

　　图4：案例示意图

　　功能特点

　　1. 将业务前置到设备现场，并具有业务处理能力，分散后台数据处理压力。

　　2. 采集多路开关量和模拟量输入，同时可控制多路关量输出。

　　3. 采集多源异构数据，并根据业务逻辑和算法规则，监视并可控制输出设备包括安灯按钮、蜂鸣器、信号灯、LED屏、RFID读写器、生产传输线、设备电流等终端设备状态。

　　4. 具有本地化复杂数据的处理、传输和存储能力，即使在全局瘫痪的情况下也不影响设备现场本地的业务逻辑处理及存储，以及对现场设备的采集与控制，易于分布式部署。

　　5. 高速以太网通讯，高效的“PUSH”机制，不再需要等待缓慢且带宽要求高的调查—响应消息;同时具备自动存储掉电记录及掉网记录功能。

　　6. 通信接口丰富，产品提供 LAN、WLAN、485 等网络接入方式，以及良好的 Wi-Fi 通信功能，满足复杂现场部署要求。

　　7. 提供用于二次开发的透明TCP协议接口，使用简单的函数指令即可实现本地 I/O 控制和消息传送。

　　8. 具有计算机运算及处理能力，具有VGA接口，可直接连接显示设备，或远程桌面管理，便于管理和配置。

　　软件集成

　　系统使用标准化的软件模块、方法和接口，为生产设备的网络化、自动化提供了一整套的工艺数据接口。

　　图5-6：软件应用界面

　　系统具有各种不同的统计分析报表模板 数控激光切割设备状态及利用率统计

　　MDC工业现场其他应用

　　1、工业制造数据采集与应用集成

　　针对工业制造环境的复杂工况，新慧物联依托自行研制特种RFID标签、读写器、无线传感网络产品，并结合条码、PLC等技术，可以对物料、在制品、执行设备、刀具、工装等多源异构数据的实时采集，并对产品的宗谱进行跟踪和追溯管理，为企业生产与运作控制提供基础性数据。通过与ERP、MES等系统高效集成，实现对产品的全生命周期管理。

　　2、公共制造资源的定位/跟踪/调度

　　在制造系统中，存在叉车、平板车、现场技术人员等公共资源，这些资源的合理调度和快速响应是提高整个制造系统运行效率的关键。伦科思公司依托自行研制的地感RFID标签、UWB、状态判断传感器、车载终端等产品和技术，可以实现对叉车、现场维护/技术人员等资源的空间位置定位、运行轨迹跟踪、闲忙状态判断、任务分派调度与呼叫，使公共资源配置优化，提高制造系统的快速响应能力。

　　3、生产计划执行过程监控及可视化管理

　　对生产计划的实时监控，是增强生产计划与调度的时效性、减少在制品、敏捷响应市场的关键。伦科思公司利用自行研制的工位读写器、电子托盘、RFID标签挂件等产品，通过可视化的生产过程监控平台，实时跟踪产品从毛坯到成品的全过程，包括自动报工、各产品/批次的完工数量、工件的当前工序、各工序的执行设备和操作工人、各工序的实作工时等，为计划调度、线边物料、现场物流、质量追溯提供原证数据，也为企业开展价值工程提供依据。

　　4、电子仓库和现场物流管理

　　通过特殊的RFID标签设计及封装工艺，对单体物料、箱体物料、转运托盘进行RFID电子标识，以适应工业现场复杂的加工、转运与存储环境。通过电子仓储，实现出入库管理的自动化、自动识别并处理物料出入货架、快速拣货和存货、支持整库/分类/分区的快速电子盘存;存量预警并支持对货单的管理与补给。根据生产计划自动生成各个仓库的配送计划，并且对叉车、AGV等进行统一调度。对各工位线边物料库存量进行监控，跟踪生产现场的物料消耗情况并生成物料需求与配送请求。存货及线边物料存量分析，减少线边物料堆积，减少呆滞料数量。

　　成功案例

　　下图为某个企业采样数控激光焊割设备状态的典型应用，分别是电器柜内的流感器、传感设备、客户激光焊接机床、设备利用率统计表、设备实时状态监控图、数据采集表。