设备上云在mes系统及工厂数字化改造的应用与效益

云的应用让制造过程透明化，数控机床不再是传统的机械设备，而是智能终端，这是新工业革命的基础。通过对加工过程、实时状态、机床坐标、刀具、程序信息、PLC、寄存器的监控，以及对机床利用率和加工效率的分析，介绍了设备云的应用。

云是利用物联网、大数据、统计分析等智能手段，提高工作效率和质量，改善设备健康状况，进而提升车间的智能化管理。其典型结构如图1所示。

1.设备云的角色

1.1加工状态的监控

管理生产线机床的运行状态信息，以平面图或列表显示的方式实时监控机床的当前状态信息。包括模拟车间平面图查看车间机床状态(运行、离线、报警、空闲)，通过不同颜色的灯闪烁当前状态。

您可以搜索机床，包括车间，机床型号，数控系统型号，关键字等。来快速定位和搜索机床，如图2所示。您还可以快速查看列表形式的机床状态概述，如图3所示。

1.2数控系统状态监控

(1)机床的实时状态监控

监控正在运行的机床的关键数据，包括坐标数据、剩余进给量、负载电流、刀具信息、工件数量统计、当前运行g代码信息、面板状态信息等。，如图4所示。

(2)协调信息监控

坐标信息监控，如图5所示。监控机床部件的关键参数信息，包括机床现实、机床指令、工件现实、工件指令、相对现实、相对指令、剩余进给、编程位置、负载电流、工件零点、电机位置、电机转速、驱动单元电流、额定电流、同步误差、轴补偿值、波形频率、跟踪误差等数据信息。

(3)工具信息监控

刀具信息监控主要监控机床当前的刀具情况，如图6所示。

(4)节目信息监控

如图7所示，程序信息监控主要监控当前机床运行的g代码信息，包括g代码的名称、整个程序的行数统计、g代码的详细内容、当前运行的行数、指令内容、当前模式信息、运行时间、剩余时间等信息。

(5)PLC监控

如图8所示，PLC监控主要监控机床当前的PLC梯形图，并指示PLC的状态，红色非联通状态，绿色联通状态。梯形图也可以解析成PLC指令代码，如图9所示。

(6)登记监控

如图10所示，寄存器监控主要监控数控系统寄存器的实时状态。

1.3数控系统参数管理

如图11所示，数控系统参数管理主要管理机床状态、数控参数、版本对比等。

1.4加工效率的统计分析

(1)机床状态统计

机床状态统计表包括机床代码、机床型号、数控型号、车间等。在一定时间内。图12列出了其统计数据，便于用户了解机床的工作状态。

如图13所示，点击一个代码来查看设备的详细信息。同时，还可以切换页面查看机床的利用率统计、开机率统计、运转率统计等折扣图表。，并提供相应的列表来阐明统计状态时间和各种效率的计算方法，如图14所示。

(2)监控机床的利用率等

机床利用率、机床运转率、机床运转率、机床运行时间、工厂日历时间、机床总利用率等信息以列表的形式呈现。查一些机床算平均利用率。在搜索框中输入条件进行过滤，如图15、16和17所示。

(3)机床加工件数

机床数量呈现机器名称、机器型号、数控型号、车间、机床数量等信息。以列表的形式。在搜索框中输入条件，如图18所示。

(4)故障信息

机床故障次数以列表的形式呈现机床型号、平均维修时间、平均故障间隔、上一次和下一次维修时间等信息，如图19所示。

1.5项目管理

通过对程序仿真数据、工件加工过程中的电流波形数据、声音振动数据的分析，判断工件g代码的质量，定位可以优化的g代码行号，如图20所示。

1.6视频监控

2.设备云的应用

手机外壳一般由铝合金、不锈钢等材料通过高速加工而成，其效果图如图22所示。加工流程为钻攻中心缺料→感应缺料→ PLC中控台→机器人启动取料→装载到1#钻攻中心→装载到2#钻攻中心→将1#钻攻中心带到3#钻攻中心(将2#钻攻中心带到3#钻攻中心)→从3#钻攻中心下料。

2.1构成

如图23所示，设备云是数字化车间的基础和核心模块。顶层应用层是企业管理和产品设计，顶层系统完成任务调度和工艺设计，根据加工工艺和生产计划实现智能加工。

(1)智能设备

它由数控机床、机器人和自动筒仓组成。

(2)设备云

实现过程的生产线控制；多个生产线单元的统一管理、效率分析、程序管理、监控和诊断、智能优化。为ERP/MES CAPP/PLM提供大数据，实现企业信息连接。

2.2控制系统

(1)总体控制系统

实现数控机床的状态监控功能，包括报警、报警历史、寄存器、刀具补偿、机床位置、加工程序、进给速度、快移速度、主轴速度等。可以实时监控自动筒仓和机器人的运行状态，控制各单元之间的交互，保证各单元安全可靠运行。

(2)通用控制PLC

控制交互信号处理、状态监控、安全保护等。在通用PLC数控机床、自动筒仓和机器人当中；实现各设备的I/O信号，通过主控PLC进行通讯和逻辑运算，协调各设备的动作顺序，保证加工的顺利进行和设备的安全。

(3)上位机

包括上位机主控PLC、人机交互显示和上位机控制软件等。它可以监控数控机床的状态，控制系统中所有设备的信号交互等。实现对主系统的实时监控。通过以太网与数控机床和总控PLC连接，在线监测和记录机床、机器人、料仓等设备的工作状态、参数、I/O信号，自动统计加工件数。

生产信息通过网络传输、记录并可实时查阅，为企业建立MES系统提供了条件，进一步实现了数据孪生管理。

3.摘要

云端不仅可以服务零件加工，还可以提供家政服务，点击终端就可以监控。可以实现产品并行设计，缩短R&D周期，降低成本；进一步实现产业链上下游信息共享，支持企业间联网协同发展，形成具有行业特色的知识库，促进资源共享。