OEE（設(shè)備綜合效率）= 可用率 × 性能率 × 良品率，核心是通過 PLC 采集基礎(chǔ)信號，經(jīng)網(wǎng)關(guān)邊緣計算后上云可視化，兼顧實時性與云端負載優(yōu)化。

一、方案架構(gòu)與核心邏輯

1. 系統(tǒng)架構(gòu)

現(xiàn)場層：三菱 FX 系列 PLC（FX3U/FX3G/FX5U）負責(zé)信號采集與基礎(chǔ)計算；深控技術(shù)的 SK-PLC 協(xié)議網(wǎng)關(guān)（支持 MC/Modbus）負責(zé)協(xié)議轉(zhuǎn)換、邊緣計算與數(shù)據(jù)上送。

邊緣層：深控SK-PLC網(wǎng)關(guān)完成數(shù)據(jù)清洗、OEE 三要素計算與異常告警，降低云端壓力。

云端層：云平臺（ThingsCloud / 金鴿云）實現(xiàn)可視化看板、趨勢分析與遠程監(jiān)控。

2. 核心公式與寄存器規(guī)劃

二、硬件與網(wǎng)絡(luò)配置

1. 硬件清單

2. 物理連接

串口連接：PLC 編程口→RS485 轉(zhuǎn)換器→網(wǎng)關(guān) RS485 口，線序嚴格對應(yīng)。

以太網(wǎng)連接：網(wǎng)關(guān) LAN 口與 PLC 以太網(wǎng)模塊同網(wǎng)段（如 PLC 192.168.1.100，網(wǎng)關(guān) 192.168.1.1）。

三、PLC 程序編寫（GX Works3）

1. I/O 與軟元件定義

輸入：X0（設(shè)備運行啟動）、X1（良品檢測）、X2（故障停機）

輸出：Y0（運行指示燈）

軟元件：M0（運行標(biāo)志）、C0（高速計數(shù)器，累計總產(chǎn)量）、D0-D9（中間變量）、D100-D116（OEE 指標(biāo)寄存器）

2. 核心梯形圖邏輯

（1）運行狀態(tài)與時間累計

// 運行標(biāo)志置位/復(fù)位 |----[X0]----|----(SET M0)----| // 啟動運行 |----[X2]----|----(RST M0)----| // 故障停機復(fù)位 // 運行時間累計（1s/次） |----[M0]----[T0 K1]----[INC D100]----| // D100=運行時間（s） // 停機時間累計（故障時） |----[X2]----[T1 K1]----[INC D102]----| // D102=停機時間（s）

（2）產(chǎn)量與良品計數(shù)

// 總產(chǎn)量累計（高速計數(shù)器，假設(shè)脈沖輸入X10） |----[X10]----[C0 INC]----| // C0=總產(chǎn)量（件） // 合格品計數(shù)（X1為良品信號） |----[M0]----[X1]----[INC D112]----| // D112=合格品數(shù)（件）

（3）OEE 三要素計算（1 分鐘周期）

（4）OEE 最終計算

|----[T2 K60]----| |----[MUL D104 0.01 D126]----[MUL D110 0.01 D128]----[MUL D114 0.01 D130]----[MUL D126 D128 D132]----[MUL D132 D130 100 D116]----| // D116=OEE%

3. 程序下載與測試

連接 PLC 與電腦，下載程序后監(jiān)控運行狀態(tài)，驗證 D100、C0、D112 等寄存器數(shù)據(jù)變化是否符合預(yù)期。

四、深控 SK-PLC 網(wǎng)關(guān)配置

1. 網(wǎng)關(guān)登錄與網(wǎng)絡(luò)設(shè)置

瀏覽器訪問網(wǎng)關(guān)默認 IP（如 192.168.1.100），輸入賬號密碼登錄。

配置網(wǎng)絡(luò)：選擇以太網(wǎng) / 4G/WiFi，連接工廠局域網(wǎng)或公網(wǎng)，確保可訪問云平臺。

2. 三菱 PLC 協(xié)議配置

協(xié)議選擇：三菱 FX 系列（MC 協(xié)議），串口參數(shù)匹配 PLC（波特率 9600、數(shù)據(jù)位 7、校驗位偶校驗、停止位 1）；以太網(wǎng)則填寫 PLC IP 與端口（默認 5006）。

設(shè)備連接測試：點擊 “測試連接”，顯示 “連接成功” 后進入下一步。

3. 數(shù)據(jù)點位映射（核心）

通過SK-PLC網(wǎng)關(guān)拖拽式界面，將 PLC 寄存器與業(yè)務(wù)標(biāo)簽映射，無需手動配置點表：

4. 邊緣計算規(guī)則配置

在網(wǎng)關(guān) “邊緣計算” 模塊，配置 OEE 三要素與最終 OEE 計算邏輯（與 PLC 程序一致，作為冗余備份）：

可用率：RunTime / (RunTime + DownTime) * 100（防除零）

性能率：(TotalCount * IdealCycle) / RunTime * 100（防除零）

良品率：GoodCount / TotalCount * 100（防除零）

OEE：Availability * Performance * Quality / 10000

告警規(guī)則：OEE＜85% 時推送告警至手機 APP。

5. 云平臺對接

配置 MQTT 參數(shù)：云平臺地址、端口、客戶端 ID、主題（如/oee/fx3u/device01）。

數(shù)據(jù)上報：選擇 “變化上報 + 周期上報”，周期 1s，減少帶寬占用。

五、實戰(zhàn)案例：汽車零部件沖壓機 OEE 優(yōu)化

1. 現(xiàn)場背景

某汽車零部件廠沖壓機（FX3U PLC）存在三大問題：停機時間統(tǒng)計不準(zhǔn)、性能損失未量化、良品率統(tǒng)計滯后，OEE 長期低于 70%。通過本方案實現(xiàn)實時監(jiān)控與優(yōu)化。

2. 實施過程

硬件部署：按前文連接 PLC 與網(wǎng)關(guān)，配置以太網(wǎng)同網(wǎng)段，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定。

PLC 編程：完成運行 / 停機時間、產(chǎn)量、良品計數(shù)與 OEE 計算，下載后測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

網(wǎng)關(guān)配置：映射 10 個核心點位，配置邊緣計算與告警規(guī)則，對接工廠云平臺。

聯(lián)調(diào)測試：連續(xù)運行 24 小時，驗證數(shù)據(jù)一致性（PLC 與網(wǎng)關(guān) OEE 差值≤0.5%）。

3. 實施效果

4. 關(guān)鍵優(yōu)化點

邊緣計算減少云端負載，數(shù)據(jù)刷新頻率從 5 分鐘提升至 1 秒。

自動識別換型時間（如模具更換），計入停機時間，可用率提升 12%。

性能率監(jiān)控發(fā)現(xiàn)伺服電機速度波動，調(diào)整參數(shù)后性能率提升 8%。

六、常見問題與解決方案

七、總結(jié)與拓展

本方案通過 “PLC 現(xiàn)場采集 + 網(wǎng)關(guān)邊緣計算 + 云平臺可視化” 實現(xiàn) OEE 精準(zhǔn)監(jiān)控，核心優(yōu)勢是不需要點表快速部署、邊緣計算降本、數(shù)據(jù)實時性強。后續(xù)可拓展：

接入 MES 系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)閉環(huán)管理。

結(jié)合 AI 算法，預(yù)測設(shè)備故障，進一步提升 OEE。

多臺 PLC 組網(wǎng)，實現(xiàn)產(chǎn)線整體 OEE 監(jiān)控與優(yōu)化。

審核編輯 黃宇