[发明专利]一种面向模锻生产线的数据采集方法

摘要

本发明公开了一种面向模锻生产线的数据采集方法。在现有模锻生产线的基础上，基于实际模锻工艺，结合现场设备，设计构建设备模块、采集模块和监控模块。其中，设备模块主要完成系统与数据源之间的原始数据采集，根据现场硬件设备的通讯接口实现与采集端之间的数据交换功能。采集模块用于数据接收、格式转换、打包封装和数据向OPC UA服务器地址空间的映射。监控模块设置在生产线中控室中，与采集模块相连，用于生产线的实时监控。采用本发明所述的方法，最终实现整条模锻生产线在生产制造过程中的实时数据采集，从而提高锻造行业的工业水平，提高锻件的生产率和生产水平，降低生产成本。

主权项

1.一种面向模锻生产线的数据采集方法，其特征在于：实现该方法的步骤包括如下步骤，步骤1结合模锻生产线主要设备和实际锻造工艺，提供的数据采集系统包括设备模块、采集模块和分析模块；设备模块与分析模块通过采集模块连接；步骤2设备模块主要完成数据采集系统与数据源之间的原始数据采集，根据现场硬件设备的通讯接口实现与采集端之间的数据交换功能；设备模块包括环形加热炉、电动螺旋压力机、切边机、机器人、条码识别器和激光打标机；步骤3采集模块安装在现场服务器上，设备模块通过确定硬件设备具体型号，按照硬件支持的连接方式与采集模块相连；采集模块作为整个数据采集系统的中间层，其核心功能是数据接收、格式转换、打包封装和向OPC UA服务器地址空间的映射；数据接收模块需要接收和处理来自生产线所有硬件设备的数据，并根据业务需求完成配置工作，并将采集的数据统一转换成标准格式，再通过与SQL Server数据库相连，采用OPC UA协议和XML技术完成数据的封装，最后映射至统一的OPC UA地址空间中，形成统一的OPC UA服务器，为上位机分析端提供统一的数据源；步骤4根据工艺过程和生产需求，整理需要采集的数据名称；步骤5确定生产线各个硬件设备的具体型号；确定硬件设备与采集模块的连接方式；环形加热炉采用SIMATIC S7‑400PLC控制炉温监测系统和炉温调节系统，从而保证炉膛的必要温度；电动螺旋压力机采用华中8型PLC作为控制核心，控制驱动系统、顶料系统、润滑系统完成锻件的模锻过程；切边机采用SIMATIC S7‑400PLC控制切刀动作，锻件完成切边；智能制造示范线采用一台西门子SIMATIC S7‑400PLC来完成机器人连线控制；连线控制PLC送给各单机控制PLC和机器人控制器的停止控制信号通过开关量输出模块输出，完成机器人的动作控制；红外测温仪接入现场总控PLC，PLC型号为SIMATIC S7‑1200PLC；步骤6SIMATIC S7系列PLC通过Simens TCP/IP Eternet协议与KepServer OPC服务器建立连接，华中8型PLC通过Eternet协议与组态软件FameView建立连接；条码识别器和激光打标机通过硬件自带的RS232接口连接至采集模块所在的服务器，并安装供应商提供的专用驱动和专用软件用作设备连接；步骤7建立采集数据库，采集数据库被视为是现场设备与OPC UA服务器之间数据的桥梁，负责将OPC服务器、组态软件和专用驱动采集的各种数据存储和管理，采集数据库通过与OPC UA服务器之间建立映射关系，定期将采集至数据库中的值更新至OPC UA地址空间中相应的对象中，上位机通过OPC UA服务器变更数据库中的值，OPC服务器、组态软件和专用驱动通过数据库请求操作获取更新值，完成底层设备端的控制；数据库本身并不参与控制过程，只作为数据中转环节，配合底层和顶层之间完成各种数据的上传、下载、查询工作；步骤8利用OPC UA技术丰富有效的数据语义，通过信息建模，使OPC UA服务器除了提供基本数据外，还能提供该数据是由特定类型的设备提供的，并且可以暴露该类型设备在整个物联网系统的感知层中所处的类型层次；根据模锻生产线需求，结合OPC UA的信息模型概念，获取组成信息模型的对象类型；步骤9采用数据库技术，完成SQL Server数据库与OPC UA服务器地址空间中各节点对象之间的映射，实现设备模块与采集模块数据源的绑定，并通过OPC UA服务器为监控模块提供基本的数据风闻功能；步骤10监控模块设置在生产线中控室中，与采集模块相连；通过显示单元显示生产现场所采集的实时数据，并且提供对关键参数的写入功能，从而控制底层设备。