▋行業(yè)背景
在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)浪潮日益高漲的背景下，現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人機(jī)械臂在柔性加工等生產(chǎn)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。生產(chǎn)線上的工業(yè)機(jī)器人的穩(wěn)定可靠性對(duì)企業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益保證意義重大。為了提高生產(chǎn)效率與產(chǎn)品優(yōu)良率，越來(lái)越多的制造企業(yè)開始引進(jìn)具有高效、持久及高精的機(jī)器人機(jī)械臂應(yīng)用，在汽車、面板、晶圓、金屬、化工、塑料、食品等領(lǐng)域，機(jī)械臂都在工廠內(nèi)扮演著的關(guān)鍵角色。然而，當(dāng)數(shù)量眾多的機(jī)械臂被導(dǎo)入自動(dòng)化生產(chǎn)作業(yè)流程時(shí)，設(shè)備突發(fā)故障卻成為影響產(chǎn)能的一大隱患，特別是對(duì)需要24小時(shí)不停機(jī)生產(chǎn)的高科技廠商而言，任何一條生產(chǎn)線的停擺都將造成巨大的損失。部分工廠為保障機(jī)械臂在出現(xiàn)故障時(shí)能及時(shí)維護(hù)會(huì)高薪聘請(qǐng)專業(yè)的技術(shù)人員長(zhǎng)駐工廠，而往往這個(gè)技術(shù)人員的利用率非常低，但維護(hù)成本高昂，如何遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)械臂運(yùn)行狀態(tài)，以及預(yù)測(cè)故障發(fā)生，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位故障變得尤為重要。
智能化機(jī)器人機(jī)械臂的大規(guī)模部署，機(jī)械臂結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)成本高，除了對(duì)生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)人員的專業(yè)維護(hù)能力提出很高的要求，而且按機(jī)械臂應(yīng)用的行業(yè)現(xiàn)狀來(lái)看，也對(duì)機(jī)械臂生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品高品質(zhì)服務(wù)能力提出了更高的要求。現(xiàn)如今物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和TCP/IP協(xié)議將工業(yè)機(jī)器人機(jī)械臂的狀態(tài)和報(bào)警信息傳送給數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)其遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控和故障診斷，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并且迅速解決故障，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中具有重要意義。
▋系統(tǒng)組成
工業(yè)機(jī)器人機(jī)械臂遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由三個(gè)部分組成：遠(yuǎn)程監(jiān)控中心、數(shù)據(jù)傳輸終端、終端數(shù)據(jù)采集器。
監(jiān)控中心包括WEB服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器以及vpn服務(wù)器等，監(jiān)控平臺(tái)可以24小時(shí)不間斷采集現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)顯示現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)監(jiān)控站點(diǎn)變化的數(shù)據(jù)，自動(dòng)形成報(bào)表以及數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)自動(dòng)發(fā)送短信報(bào)警,外勤人員可以通過(guò)Internet訪問(wèn)監(jiān)控平臺(tái)實(shí)時(shí)查看相應(yīng)數(shù)據(jù)等。
數(shù)據(jù)采集終端包含機(jī)械臂控制器、以太網(wǎng)PLC、各種傳感器?？赏ㄟ^(guò)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)PLC、傳感器數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)對(duì)PLC、機(jī)械臂控制器進(jìn)行程序控制以及程序更新。
數(shù)據(jù)傳輸終端：鑒于采集器的接口和設(shè)備的工作環(huán)境等多種情況的要求，選擇才茂通信工業(yè)級(jí)別的無(wú)線5G/4G路由器作為傳輸設(shè)備。CM520系列工業(yè)路由器是一種物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信路由器，利用公用5G/4G全網(wǎng)絡(luò)為用戶提供無(wú)線長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳輸功能。該產(chǎn)品采用高性能的高通處理器方案和工業(yè)級(jí)5G/4G全網(wǎng)通網(wǎng)絡(luò)制式模塊，以嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺(tái)，同時(shí)提供4個(gè)千兆以太網(wǎng)口（LAN)，1個(gè)以太網(wǎng)口(WAN ),1個(gè)RS232,1個(gè)RS485以及IO接口，可同時(shí)連接串口設(shè)備、以太網(wǎng)設(shè)備和WIFI連接設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)透明傳輸和路由功能。
▋系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
監(jiān)控中心端采用ADSL/光纖接入Internet 公網(wǎng)，獲取公網(wǎng)IP，在公網(wǎng)路由下搭建VPN服務(wù)器。才茂通信路由器做為VPN客戶端通過(guò)本地有線、WIFI或者5G/4G網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器建立VPN隧道，實(shí)現(xiàn)兩端內(nèi)網(wǎng)互通。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上運(yùn)行采集系統(tǒng)，可以采集才茂路由器下接的以太網(wǎng)PLC數(shù)據(jù)以及控制機(jī)械臂控制程序。從而達(dá)到實(shí)時(shí)采集監(jiān)控機(jī)械臂的運(yùn)行狀態(tài)。
▋系統(tǒng)功能
1、運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集上傳，系統(tǒng)擴(kuò)展性強(qiáng)
才茂工業(yè)5G/4G路由器擔(dān)負(fù)著數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾蝿?wù)，上行采用5G/4G聯(lián)網(wǎng)，支持移動(dòng)、聯(lián)通、電信等多種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，能實(shí)時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)機(jī)器人機(jī)械臂采集到的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、加工數(shù)據(jù)上傳到控制中心，遠(yuǎn)程即可查看設(shè)備運(yùn)行情況。工業(yè)5G/4G路由器具有高速數(shù)據(jù)處理、大容量?jī)?nèi)存與儲(chǔ)存空間，內(nèi)置大容量?jī)?nèi)存和外置擴(kuò)展接口，支持標(biāo)準(zhǔn)串口和以太網(wǎng)口，可擴(kuò)展接各式各樣的下位機(jī)，系統(tǒng)整體擴(kuò)展性強(qiáng)。
2、生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析，設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)，降低設(shè)備更新成本
工業(yè)5G/4G路由器支持多種語(yǔ)言的二次開發(fā)環(huán)境，客戶可自定義數(shù)據(jù)處理模型，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史正常運(yùn)行數(shù)據(jù)比對(duì)，生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析，提前預(yù)判設(shè)備可能出現(xiàn)的問(wèn)題，做到提前維護(hù)和保養(yǎng)，相較于因大量舊設(shè)備使用到無(wú)法維修導(dǎo)致花大量費(fèi)用換新設(shè)備，此方案極大降低設(shè)備更新成本。
3、云平臺(tái)遠(yuǎn)程運(yùn)維，降低運(yùn)維成本
企業(yè)無(wú)需安排專業(yè)技術(shù)人員常駐在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督，可在監(jiān)控后臺(tái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手?jǐn)?shù)據(jù)的遠(yuǎn)程查看、分析，并且可以在設(shè)備停機(jī)的時(shí)候做設(shè)備維護(hù)，節(jié)省了利用利不高的機(jī)械臂技術(shù)人員，降低運(yùn)維成本
▋系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)
1、穩(wěn)定性
采用工業(yè)級(jí)高性能處理器，能夠經(jīng)受長(zhǎng)期的惡劣環(huán)境考驗(yàn)，保證通信的順暢性；可靠的網(wǎng)絡(luò)連接，有設(shè)備重?fù)芄δ?，能夠確保設(shè)備永遠(yuǎn)在線。
2、成本低
采用的是無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸終端，使用運(yùn)營(yíng)商的5G/4G網(wǎng)絡(luò)，無(wú)需進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)布線，設(shè)備安裝靈活，不受地理環(huán)境影響，單點(diǎn)設(shè)備價(jià)格便宜，減少布線問(wèn)題降低成本。
3、靈活性和擴(kuò)展性
采用標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議以及接口便于安裝施工、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)?？赏瑫r(shí)采集控制廠房?jī)?nèi)的多臺(tái)機(jī)械臂。
4、實(shí)時(shí)性
當(dāng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常等情況，監(jiān)控端能及時(shí)發(fā)現(xiàn)以及下發(fā)指令對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行控制。
▋結(jié)束語(yǔ)
工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的PLC、HMI等智能設(shè)備通過(guò)各種工業(yè)總線或高速以太網(wǎng)連接CM520工業(yè)5G/4G路由器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程傳輸。完成的之后通過(guò)MQTT、HTTP等物聯(lián)網(wǎng)常用傳輸協(xié)議發(fā)送到云端系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)可以部署在企業(yè)私有數(shù)據(jù)中心或Azure、AWS、Aliyun 等公共云服務(wù)平臺(tái)。云平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)控，實(shí)時(shí)告警通知和故障診斷分析，遠(yuǎn)程故障定位和程序升級(jí)，設(shè)備資產(chǎn)管理，設(shè)備預(yù)防性維護(hù)以及工業(yè)大數(shù)據(jù)挖掘等功能。
