[发明专利]一种生产设备的植入转发式数据采集方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产设备的植入转发式数据采集方法，

背景技术

在十二五规划“工业转型升级的重点任务”章中的“加强企业技术改造”和“提高工业信息化水平”小节均提到：推动生产设备数字化和生产过程智能化，这成了“十二五”专项工程之一。生产设备智能化水平的提高，能够提升设备制造业的产能，促进老旧企业的技术升级改造，助推数字化制造，增强了传统企业的竞争力。

据国内制造业信息化门户权威网站调研数据显示：信息化软件与生产设备融合，即要把机床、生产线、关键设备的状态信息、产量、质量、能耗等信息进行及时准确的采集，是两化深度融合的关键标志之一。

然而，国内生产设备数字化水平不高，主要是由于制造型企业尤其是国有企业和工艺成熟的行业为了保护投资，不会轻易淘汰尚能使用的设备，而这些设备种类多、品牌杂、新老并存，设备的协议与接口种类差别很大，通信接口之间兼容性差，很大部分设备没有数据通信接口，这些情况给数据采集工作增加了很大难度。因此，市面上现有的信息化软件产品与设备层的集成还很薄弱，系统缺乏生产现场有效实时信息支持，即停留在手工记录上，操作效率低，数据的准确性差，数据处理速度慢，难于及时了解生产状态及生产能力，更不能快速为企业管理决策提供依据。

通常，通过采用对已有生产设备进行信息化升级改造来对其实现状态信息、产量、质量、能耗等数据的采集，以提高生产设备的数字化水平。并且对已有生产设备进行信息化技术改造具有以下特点：

第一，针对性强：企业的生产设备技术改造，一般是由设备使用单位与设备管理部门协同配合，确定技术方案，进行设计改造。这种做法有利于充分发挥他们熟悉生产要求和设备实际情况的长处，使设备技术改造密切结合企业生产的实际需要，所获得的技术性能往往比选用同类新设备具有更强的针对性和适用性；

第二，经济性好：生产设备技术改造可以充分利用原有设备的基础部件，比采用设备更新的方案节省时间和费用。此外，进行设备技术改造常常可以替代设备进口，节约外汇，取得良好的经济效益；

第三，现实性大：一个国家所拥有的某种设备总量，总是远大于年产这种设备的能力。比如我国拥有的金属切削机床的总量约为400万台，而全国每年机床的产量不过是15～20万台左右。即使把每年生产的新机床全部用来更换原有的机器，轮完一遍也需要20年。这就是说，没等原有设备全部更换完毕，初期更新的设备又早已陈旧不堪了。可见，单靠设备更新这种方式显然难以满足企业发展生产的要求。因此，采用设备技术改造具有很大的现实性。

由此可见，应用先进的科学技术成果对原有设备进行技术改造，并非一种权宜之计，而是与设备更新同等重要的补偿设备无形磨损并提高设备技术水平的重要途径。

已有生产设备可以分为以下几种情况：

第一种情况：自带数据通信接口，具备通用、开放通信协议的生产设备；

第二种情况：自带数据通信接口，无通用、开放通信协议的生产设备；

第三种情况：无数据通信接口，具有人机界面（即Human Machine Interface，简称HMI）控制的生产设备；

第四种情况：无数据通信接口，无人机界面控制的生产设备。

现有技术中，针对上述第三种情况的生产设备，主要有以下两种信息化升级改造方式，并且它们自身均存在难以克服的缺点：

（1）硬件信号点监控方式：通过在生产设备中新增传感器，对设备的信号点进行数据采集。

该硬件信号点监控方式存在以下不足：

由于该方式对生产设备来说属于侵入式的改造方式，对设备硬件本身影响大，并且该方式采集的数据非常有限，并不能获取全部所需的数据，而且，几乎每个生产设备的信号点均需要增加相应的传感器，实现成本高，仅适用于小批量的生产设备改造。

（2）侦听方式：如图1所示，通过分析生产设备的主控制器与人机界面之间的通信协议，由嵌入式信息代理终端对主控制器与人机界面之间正在通信的数据进行侦听收集。

该侦听方式存在以下不足：

该侦听方式只能收集正在通信的数据，而不能随时获得未通信的数据，更不能随心所欲地控制生产设备，仅适合部分生产设备改造。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产设备的植入转发式数据采集方法，能够全面对具有人机界面的生产设备进行工作状态数据采集，并且对生产设备的硬件改造小，适于大规模应用。

本发明的目的是通过以下的技术措施来实现的：