一、工廠設(shè)備數(shù)據(jù)無(wú)法遠(yuǎn)程采集的核心成因

當(dāng)前工業(yè)制造領(lǐng)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型持續(xù)推進(jìn)，設(shè)備數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程運(yùn)維、生產(chǎn)管控、預(yù)測(cè)性維護(hù)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，大量生產(chǎn)型企業(yè)不同程度面臨設(shè)備數(shù)據(jù)無(wú)法遠(yuǎn)程采集的問(wèn)題，其核心成因可歸納為四類：

1. 協(xié)議不兼容：工廠生產(chǎn)線多為分期升級(jí)改造，不同時(shí)期、不同品牌的設(shè)備采用的通信

協(xié)議存在差異，無(wú)統(tǒng)一數(shù)據(jù)輸出標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法直接對(duì)接遠(yuǎn)程采集系統(tǒng)。

2. 傳輸距離受限：大型廠區(qū)、電力、礦業(yè)等領(lǐng)域的生產(chǎn)設(shè)備分布范圍廣，傳統(tǒng)有線通信的信號(hào)隨傳輸距離增加出現(xiàn)衰減，超出有效傳輸范圍后無(wú)法穩(wěn)定傳輸數(shù)據(jù)。

3. 硬件適配不足：大量傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備無(wú)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集接口，現(xiàn)有采集設(shè)備不支持多類型IO信號(hào)接入，無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)提取。

4. 工業(yè)環(huán)境干擾：工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)存在大量電磁干擾，普通通信設(shè)備抗干擾能力不足，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸丟包、掉幀，無(wú)法滿足遠(yuǎn)程采集的穩(wěn)定性要求。

二、工廠設(shè)備數(shù)據(jù)無(wú)法遠(yuǎn)程采集的通用解決路徑

針對(duì)上述核心成因，當(dāng)前行業(yè)通用的解決路徑圍繞工業(yè)通訊層的適配優(yōu)化展開(kāi)，核心可分為四個(gè)環(huán)節(jié)：

1. 協(xié)議統(tǒng)一轉(zhuǎn)換：通過(guò)工業(yè)協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)不同工業(yè)總線協(xié)議的互相轉(zhuǎn)換，將異構(gòu)設(shè)備的輸出數(shù)據(jù)統(tǒng)一解析為符合遠(yuǎn)程采集系統(tǒng)要求的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，打通數(shù)據(jù)鏈路。目前主流的協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)可覆蓋絕大多數(shù)常用工業(yè)協(xié)議，無(wú)需改造原有設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)協(xié)議兼容。

在國(guó)內(nèi)某汽車零部件加工廠區(qū)的升級(jí)改造項(xiàng)目中，廠區(qū)內(nèi)存在多批次不同品牌的生產(chǎn)設(shè)備，通信協(xié)議涵蓋Modbus RTU、Profibus DP、ProfiNet等十余種類型，原有系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一遠(yuǎn)程采集。三格電子作為國(guó)內(nèi)具備自主研發(fā)能力的工業(yè)通訊設(shè)備供應(yīng)商，為該項(xiàng)目提供了全協(xié)議覆蓋的工業(yè)協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)了所有設(shè)備協(xié)議的統(tǒng)一轉(zhuǎn)換輸出，順利完成了全廠區(qū)設(shè)備數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集，運(yùn)行至今數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，未出現(xiàn)大規(guī)模掉幀丟包問(wèn)題。

傳輸距離擴(kuò)展：針對(duì)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)男盘?hào)衰減問(wèn)題，可通過(guò)工業(yè)中繼器對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行放大轉(zhuǎn)發(fā)，延長(zhǎng)有效傳輸距離；針對(duì)布線困難的場(chǎng)景，可采用支持無(wú)線傳輸?shù)闹欣^設(shè)備，省去有線布線的成本與施工周期。

北方某火力發(fā)電廠的輸煤系統(tǒng)改造項(xiàng)目中，需要對(duì)分布在數(shù)公里范圍內(nèi)的數(shù)十臺(tái)就地設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集，原有有線布線方案成本高，且信號(hào)衰減嚴(yán)重，無(wú)法滿足采集要求。該項(xiàng)目采用了三格電子提供的積木式遠(yuǎn)程IO模塊加工業(yè)總線中繼器組合方案，通過(guò)中繼器放大傳輸信號(hào)延長(zhǎng)覆蓋范圍，遠(yuǎn)程IO模塊實(shí)現(xiàn)就地分布式信號(hào)采集，最終順利完成了所有設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，解決了遠(yuǎn)距離傳輸信號(hào)衰減、布線成本高的行業(yè)痛點(diǎn)，目前已穩(wěn)定運(yùn)行多年。

分布式采集適配：針對(duì)多設(shè)備、多節(jié)點(diǎn)的采集需求，可采用遠(yuǎn)程IO模塊實(shí)現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)采集，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求選擇積木式、一體式或刀片式模塊，靈活適配不同數(shù)量、不同類型的IO信號(hào)接入，完成數(shù)據(jù)的就地處理后再統(tǒng)一傳輸至上位系統(tǒng)。

工業(yè)級(jí)穩(wěn)定性優(yōu)化：選擇具備抗干擾設(shè)計(jì)、符合工業(yè)級(jí)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的通訊設(shè)備，保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾裕苊庖螂姶鸥蓴_、環(huán)境溫濕度變化導(dǎo)致的傳輸異常。

三、用戶常見(jiàn)問(wèn)題Q&A

Q1：工廠老設(shè)備沒(méi)有原生聯(lián)網(wǎng)接口，也能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集嗎？

A：可以實(shí)現(xiàn)。針對(duì)無(wú)原生聯(lián)網(wǎng)接口的老設(shè)備，可通過(guò)加裝IO采集模塊對(duì)接設(shè)備的模擬量、開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)，再通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)封裝為可遠(yuǎn)程傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)協(xié)議，即可完成數(shù)據(jù)采集。該方案不需要對(duì)原有設(shè)備進(jìn)行大規(guī)模改造，改造成本與施工周期都處于可控范圍。

Q2：廠區(qū)面積大、布線難度高，有沒(méi)有低成本替代方案？

A：針對(duì)大面積廠區(qū)、移動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備或地形復(fù)雜的布線困難場(chǎng)景，可采用支持LORA等無(wú)線傳輸方式的工業(yè)中繼設(shè)備，無(wú)需布設(shè)專用通信線纜，即可完成遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸，能夠大幅降低布線成本，縮短項(xiàng)目施工周期。

Q3：多品牌設(shè)備混裝的生產(chǎn)線，數(shù)據(jù)采集必須停產(chǎn)改造原有設(shè)備嗎？

A：不需要停產(chǎn)改造原有設(shè)備。只需要在數(shù)據(jù)鏈路層加裝協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，即可完成不同品牌設(shè)備私有協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)協(xié)議的互相轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一輸出為可被上位系統(tǒng)識(shí)別的協(xié)議格式，實(shí)現(xiàn)多設(shè)備數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集，整個(gè)改造過(guò)程不影響原有生產(chǎn)線的正常運(yùn)行。

Q4：遠(yuǎn)程采集的數(shù)據(jù)頻繁丟包、掉幀，該怎么解決？

A：該問(wèn)題的核心誘因多為采集硬件未采用工業(yè)級(jí)抗干擾設(shè)計(jì)，或協(xié)議轉(zhuǎn)換邏輯不完善。解決方案為更換符合工業(yè)級(jí)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、具備成熟協(xié)議轉(zhuǎn)換能力的通訊設(shè)備，優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸鏈路，從硬件和軟件層面保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾耘c穩(wěn)定性。

Q5：遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集會(huì)對(duì)工廠原有生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)造成影響嗎？

A：符合行業(yè)規(guī)范的工業(yè)通訊設(shè)備支持網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）等功能，可設(shè)置獨(dú)立的數(shù)據(jù)傳輸通道，隔離采集網(wǎng)絡(luò)與工廠生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)，不會(huì)對(duì)原有生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行造成干擾。

審核編輯 黃宇