近些年在“工業(yè)4.0”，“智能制造”，“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的大背景下，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的數(shù)據(jù)采集逐漸成為一個(gè)熱門(mén)話(huà)題，大家都認(rèn)識(shí)到實(shí)時(shí)獲取設(shè)備層數(shù)據(jù)、消除自動(dòng)化孤島現(xiàn)象是實(shí)現(xiàn)智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重要基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。
隨著物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的快速發(fā)展，“智能制造”一詞逐漸出現(xiàn)在大眾的視野中并且以迅速發(fā)展的態(tài)勢(shì)蔓延開(kāi)來(lái)。與此同時(shí)，各種類(lèi)型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，在化工、新能源、食品、醫(yī)藥、石油、機(jī)械、電力等行業(yè)均能看到它的身影，接下來(lái)就讓我們具體了解一下它的內(nèi)容與特性。
數(shù)據(jù)采集總體來(lái)說(shuō)就是通過(guò)RTU或PLC或上位機(jī)進(jìn)行，其中包括傳感器數(shù)據(jù)的讀取，依靠系統(tǒng)的需求通訊傳送到設(shè)備這一過(guò)程。數(shù)據(jù)有特定的格局，操控室中的操作員能夠用HMI了解系統(tǒng)狀況，并決議是否要調(diào)整RTU或PLC的操控，或是暫停正常的操控，進(jìn)行特別的處理。數(shù)據(jù)也會(huì)傳送到歷史記載器，一般會(huì)是架構(gòu)在商用的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)上，以便追尋趨勢(shì)并進(jìn)行剖析。
1.PLC數(shù)據(jù)采集
PLC是種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來(lái)控制各種類(lèi)型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程。由于PLC主要用于現(xiàn)場(chǎng)控制，所以采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)是十分必要的功能，在此基礎(chǔ)上將PLC與上位計(jì)算機(jī)或觸摸屏相連接，既可以觀察這些數(shù)據(jù)的當(dāng)前值，又能及時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，有的PLC具有數(shù)據(jù)記錄單元，可以用一般個(gè)人電腦的存儲(chǔ)卡插入到該單元中保存采集到的數(shù)據(jù)。
2. 有上位機(jī)系統(tǒng)的設(shè)備
這里的上位機(jī)系統(tǒng)一般是設(shè)備自帶的監(jiān)控系統(tǒng)，這樣的設(shè)備往往自動(dòng)化程度和信息化程度都比較高。其上位機(jī)系統(tǒng)往往已經(jīng)對(duì)設(shè)備層的數(shù)據(jù)進(jìn)行了采集、存儲(chǔ)，因此，對(duì)于這種有上位機(jī)系統(tǒng)的設(shè)備，我們首選的數(shù)據(jù)采集方案就是直接從上位機(jī)系統(tǒng)中獲取設(shè)備的數(shù)據(jù)，而不是去和設(shè)備打交道。這樣就能夠把一個(gè)OT的問(wèn)題（設(shè)備層的數(shù)據(jù)采集）轉(zhuǎn)化為IT的問(wèn)題（兩個(gè)信息系統(tǒng)的信息集成）。
因?yàn)樯衔粰C(jī)系統(tǒng)能將設(shè)備的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到自身所帶有的數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后以開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)權(quán)限的方式，或以WebService等方式釋放數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口。這兩種方式都是我們IT工程師最為熟悉的，顯而易見(jiàn)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也比直接與設(shè)備通訊來(lái)的容易。
當(dāng)然，利用上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的重要前提條件是該上位機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)開(kāi)放性。其實(shí)，目前工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)有很多上位機(jī)系統(tǒng)，但是，這些系統(tǒng)與設(shè)備自成一體，并沒(méi)有對(duì)外進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的接口，比如，數(shù)據(jù)庫(kù)不開(kāi)放等。這也就構(gòu)成了我們經(jīng)常說(shuō)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的“自動(dòng)化孤島”——設(shè)備的數(shù)據(jù)雖然已經(jīng)采集到了上位機(jī)系統(tǒng)中，但是仍然無(wú)法向其他信息系統(tǒng)中傳遞，仍然被“困”在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。
對(duì)于數(shù)據(jù)采集來(lái)說(shuō)，它的特性主要包含三大方面，即全面性、多維性、高效性。
1、全面性
數(shù)據(jù)量足夠具有分析價(jià)值、數(shù)據(jù)面足夠支撐分析需求。
2、多維性
數(shù)據(jù)采集更重要的是能夠滿(mǎn)足分析需求。
3、高效性
高效性包含技術(shù)執(zhí)行的高效性、團(tuán)隊(duì)內(nèi)部成員協(xié)同的高效性以及數(shù)據(jù)分析需求和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的高效性。
數(shù)據(jù)采集包括反映物理過(guò)程特征的數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，數(shù)據(jù)發(fā)送、接受和數(shù)據(jù)處理；監(jiān)視控制不僅包括對(duì)物理過(guò)程的直接控制，還包括管理性控制，只下發(fā)調(diào)控指令，由廠站端或下級(jí)調(diào)度人工調(diào)度。
工業(yè)大數(shù)據(jù)的采集為工業(yè)創(chuàng)新以及戰(zhàn)略性發(fā)展提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，也是打造數(shù)字化工廠實(shí)現(xiàn)智能制造，邁向工業(yè)4.0的必經(jīng)之路。工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備作為工業(yè)生產(chǎn)最為重要的一部分，其各種數(shù)據(jù)直接關(guān)系著產(chǎn)品和工廠管理。
