一种基于工业互联网的汽车制造MES数据采集系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于工业互联网的汽车制造MES数据采集系统，包括数据采集和数据传输，所述数据采集包括传感器数据采集、高速采集卡数据采集、PLC到PLC的数据采集、PLC到PC的数据采集、工控机到数据服务器数据采集；所述数据传输被设置为所述数据采集到的数据传输到大数据平台。本发明专利技术的一种基于工业互联网的汽车制造MES数据采集系统，规范化采集数据，应用高速数据采集、传感技术、缓存技术，采用分布式采集方式，以微秒级、毫秒级的高频次采集技术采集车间现有各个系统数据以及生产设备自身的数据，实现广覆盖和高频率的数据采集；并使用大数据技术，保障系统运行的稳定和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于工业互联网的汽车制造MES数据采集系统
本专利技术涉及工业互联网领域，尤其涉及一种基于工业互联网的汽车制造MES数据采集系统。
技术介绍
现有汽车制造行业MES系统，MES是车间现场机运系统、设备控制系统、设备检测系统与企业级管理应用系统之间的纽带，能及时把车间生产的实际信息传输给企业级管理应用系统，同时根据企业级管理应用系统的计划指导生产；按照功能开发划分为如下几个模块：订单状态管理、生产跟踪、生产调度、质量控制、物料拉动、生产过程监控、数据采集、设备能源管理、报表和分析。这里涉及到MES系统的数据采集和数据处理，但现有的数据采集系统存在以下缺陷：1、现场数据采集方式多样，没有统一的采集标准；汽车生产现场设备多样，如Siemens，RockwellAutomation，GE，Mitsubishi等厂商设备；自动化厂商的控制器，一般通过Kepware、RSLINX、等连接采集实现；对于使用PC控制的专机，一般通过共享文件，访问数据库，传递XML文件等方式交互信息。但是目前的采集到服务器的数据比较凌乱，没有形成统一管理。对于新近的设备大数据诊断业务需求，传统的数据采集方案则不能满足需求。设备诊断功能需要大量的数字量/模拟量，以10ms级的采集频率到达数据库，而且不能添加硬件，这种情况下，原有的采集方案将不能满足业务需求。2、设备数据采集不全面、缺乏现场设备自身的数据采集；现有设备管理主要是指设备在役期间的运行维修管理，其出发点是设备可靠性的角度出发，具有为保障设备稳定可靠运行而进行的维修管理的相关内涵；资产管理更侧重于整个设备相关价值运动状态，其出发点是整个企业运营的经济性，具有为降低运营成本，增加收入而管理的内涵，体现出的是资产的价值运动状态；但现代意义上的设备管理应该是设备的全寿命周期，涵盖资产管理和设备管理双重概念，它包含了资产和设备管理的全过程，从采购，(安装)使用，维修(轮换)报废等一系列过程，即包括设备管理，也渗透着其全过程的价值变动过程；要实现设备的全寿命管理，必须对设备运行数据进行采集管理。因此，本领域的技术人员致力于开发一种基于工业互联网的汽车制造MES数据采集系统，规范化采集数据，应用高速数据采集、传感技术、缓存技术，采用分布式采集方式，以微秒级、毫秒级的高频次采集技术采集车间现有各个系统数据以及生产设备自身的数据，实现广覆盖和高频率的数据采集；并使用大数据技术，保障系统运行的稳定和效率。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是开发一种基于工业互联网的汽车制造MES数据采集系统，规范化采集数据，应用高速数据采集、传感技术、缓存技术，采用分布式采集方式，以微秒级、毫秒级的高频次采集技术采集车间现有各个系统数据以及生产设备自身的数据，实现广覆盖和高频率的数据采集；并使用大数据技术，保障系统运行的稳定和效率。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于工业互联网的汽车制造MES数据采集系统，包括数据采集和数据传输，所述数据采集包括传感器数据采集、高速采集卡数据采集、PLC到PLC的数据采集、PLC到PC的数据采集、工控机到服务器数据采集；采集到的数据最终传输到大数据平台。进一步地，传感器数据采集的采集逻辑处理步骤具体为：步骤1、判断是否执行时间同步，当执行时间同步时，根据上位设置同步时间，然后开始循环每个采集组，当不执行时间同步时，直接开始循环每个采集组；步骤2、判断当前采集组的数据是否有效，假如采集的数据有效，则读取采集组的配置参数，假如采集的数据无效，返回步骤1，重新开始循环每个采集组；步骤3、判断是否达到采集周期，当已经达到采集周期时，处理所有属于采集组的传感器；当还未达到采集周期时，返回步骤1，重新开始循环每个采集组；步骤4、保存步骤3所处理的传感器的值/时间戳到队列；步骤5、更新对队列状态报警监控值；步骤6、判断上位设置DataReceived是否等于1，当DataReceived＝1，则删除已接收数据并将后续数据推动到接口第一位，然后设置DataReceived标志+1；当DataReceived≠1，返回步骤1重新开始循环每个采集组；步骤7、结束循环每个采集组。进一步地，处理所有属于采集组的传感器的具体步骤被设置为：步骤31、判断传感器是否等于当前组，当传感器等于当前组，则根据配置信息将信号量转换成模拟量数据；当传感器不等于当前组时，重新处理所有属于采集组的传感器；步骤32、设置传感器报警灯实时监控状态的数据值；步骤33、判断采集毛胚数据是否需要清洗，当需要清洗时，则根据配置调用对应的清洗算法；假如该数据不需要清洗时，记录处理后的传感器数据值。进一步地，高速采集卡数据采集包括定时读取、异步缓存读取和连续缓存读取；其中定时读取被设置为要求指定时间间隔，定时读取采集卡通道上的传感器的试试数据；异步缓存读取被设置为通过缓冲队列一次读取有限数量的模拟数据，并且采取异步方式实现，设置采集间隔和采集数量即开始采集任务，当有限数量的数据采集完毕后，自动触发stop事件，通知程序进行后续数据保存等任务处理；连续缓存读取被设置为在开始采集后将连续读取传感器的模拟信号转换为数字值，数据值将存入缓存队列中，当数据满足设定的数量时呼叫程序，采集直到需要停止为止。进一步地，PLC到PLC的数据采集被设置为应用于对数据的实时性、稳定性要求较高的场景，或一个PLC集中采集现场其他PLC数据，统一单一接口传递给上位系统的场景。进一步地，PLC到PLC的数据采集通过以太网方式实现数据采集，具体交互方式包括通过生产者/消费者方式和通过在程序中编写指令来读/写通讯PLC的全局变量。进一步地，PLC到PC的数据采集，其交互方式为OPCUA/DA，采集源设备被设置为具备以太网接口的PLC设备，被采集设备被设置为PC机，采集源设备和被采集设备被设置为必须位于能够相互联通的同一网络内。进一步地，工控机到数据服务器的数据采集被设置为所述服务器对现场工控机通过接口数据表方式进行数据采集，一般适用于对于数据的实时性要求不高(一般大于一分钟)，但对数据完整性有要求的场景，被采集源设备为具备以太网接口的工控机、采集设备为工业服务器、采集的硬件通道为以太网，通常是一台所述服务器对多台所述现场工控机进行的单向采集。进一步地，将采集到的数据传输到大数据平台，具体为：生产现场服务器通过以以太网调用WebAPI，按照指定的接口模板将实时/定时数据上传给大数据库平台采集服务器，采集服务器将数据定时推送到服务器，服务器将数据根据一定规则解析后存入Hadoop。技术效果1、数据采集规范化对于控制器统一采用KepwareOPC工具连接采集；对于PC控制专机以及系统模块间通讯，建立支持标准接口的MES基础构架，通过共享表、共享文件、中间件、XML(可扩展标记语言)中性文件、WebService等方式，可与其它管理软件实现无缝集成。数据采集的规范化使得采集到服务器的数据便于统一管理。系统还可以通过串口、并口、文件、数据表等方式和焊接机器人、贴片设备、检测设备等车间现场设备进行交互。2、使用传感技术、缓存技术实现高速采集制造过程中的数据如：压力、温度、电流、振动、声音、转角、位移、转速等需要高频次采集取得才具备分析意义，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于工业互联网的汽车制造MES数据采集系统，其特征在于，包括数据采集和数据传输，所述数据采集包括传感器数据采集、高速采集卡数据采集、PLC到PLC的数据采集、PLC到PC的数据采集、工控机到数据服务器数据采集；所述数据传输被设置为所述数据采集到的数据传输到大数据平台。

【技术特征摘要】
1.一种基于工业互联网的汽车制造MES数据采集系统，其特征在于，包括数据采集和数据传输，所述数据采集包括传感器数据采集、高速采集卡数据采集、PLC到PLC的数据采集、PLC到PC的数据采集、工控机到数据服务器数据采集；所述数据传输被设置为所述数据采集到的数据传输到大数据平台。2.如权利要求1所述的一种基于工业互联网的汽车制造MES数据采集系统，其特征在于，所述传感器数据采集的采集逻辑处理步骤具体为：步骤1、判断是否执行时间同步，当执行时间同步时，根据上位设置同步时间，然后开始循环每个采集组，当不执行时间同步时，直接开始循环每个所述采集组；步骤2、判断当前采集组的数据是否有效，假如采集的数据有效，则读取所述采集组的配置参数，假如采集的数据无效，返回所述步骤1，重新开始循环每个所述采集组；步骤3、判断是否达到采集周期，当已经达到采集周期时，处理所有属于所述采集组的传感器；当还未达到采集周期时，返回所述步骤1，重新开始循环每个所述采集组；步骤4、保存所述步骤3所处理的传感器的值/时间戳到队列；步骤5、更新对队列状态报警监控值；步骤6、判断上位设置DataReceived是否等于1，当DataReceived＝1，则删除已接收数据并将后续数据推动到接口第一位，然后设置DataReceived标志+1；当DataReceived≠1，返回所述步骤1重新开始循环每个所述采集组；步骤7、结束循环每个所述采集组。3.如权利要求2所述的一种基于工业互联网的汽车制造MES数据采集系统，其特征在于，处理所有属于所述采集组的传感器的具体步骤被设置为：步骤31、判断传感器是否等于当前组，当所述传感器等于所述当前组，则根据配置信息将信号量转换成模拟量数据；当所述传感器不等于所述当前组时，重新处理所有属于所述采集组的传感器；步骤32、设置传感器报警灯实时监控状态的数据值；步骤33、判断采集毛胚数据是否需要清洗，当需要清洗时，则根据配置调用对应的清洗算法；假如该数据不需要清洗时，记录处理后的传感器数据值。4.如权利要求1所述的一种基于工业互联网的汽车制造MES数据采集系统，其特征在于，所述高...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁磊，罗坤，许广州，朱子豪，
申请(专利权)人：上海亚太计算机信息系统有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31