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老廠改造實錄:1個深控技術不需要點表的工業網關如何讓80年代機床接入工業互聯網?
--深控技術不需要點表的工業網關
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在長三角某閥門制造廠,12臺1987年產的沈陽第一機床廠CA6140車床仍承擔著40%的核心產能。這些服役超35年的設備僅有繼電器與儀表盤,卻被要求接入MES系統實現"數字化改造"。面對零數字接口、無通信協議、強電磁干擾的三重困境,深控技術不需要點表的工業網關通過獨創的非標設備逆向工程體系,在72小時內完成全車間設備聯網。本文將以該案例為藍本,拆解工業"古董"的新生之路。


一、老舊設備改造的四大死亡峽谷

1. CA6140車床原始狀態分析

改造維度 設備現狀 傳統方案局限
電氣系統 交流接觸器+機械繼電器 無PLC/CNC控制器
信號輸出 模擬儀表+物理按鈕 無數字通信接口
環境干擾 變頻器啟停引發電壓驟降 信號采集失真率≥45%
數據價值 僅有機床啟停狀態 無法獲取轉速/進給量等核心參數

二、深控技術不需要點表的工業網關逆向工程五步法

1. 物理信號層抓取

mermaid

復制

graph TD
    A[電流互感器] --> B(主軸電機三相電流)
    C[振動傳感器] --> D(主軸軸向振動波形)
    E[光柵尺] --> F(X/Z軸位移脈沖)
    G[繼電器監聽] --> H(開關量狀態)
    B & D & F & H --> I[深控邊緣計算網關]

2. 非標協議逆向解析

信號特征提取算法

python

復制

def decode_analog_signal(raw_data):
    # 基于小波變換的特征提取
    coeffs = pywt.wavedec(raw_data, 'db4', level=5)
    # 機床狀態分類規則
    if np.max(coeffs[-3]) > 2.7:  # 高頻分量檢測
        return '刀具斷裂'
    elif 0.8 < np.mean(coeffs[0]) < 1.2:  # 低頻分量分析
        return '空載運行'
    else:
        return '正常切削'

3. 數字孿生建模

物理量 采集方式 數據建模邏輯
主軸轉速 電流頻率諧波分析 FFT頻譜峰值追蹤+轉速反推
進給量 光柵尺脈沖計數 脈沖-位移轉換(0.01mm/脈沖)
刀具磨損 振動信號包絡分析 RMS值趨勢監測+支持向量機分類
能耗 三相電能計量 基于dq變換的瞬時功率計算

4. 無代碼數據映射

  • 智能標簽生成
    CA6140-03/主軸轉速/rpm/實際值
    CA6140-05/刀具壽命/%/剩余百分比

5. 工業協議封裝

將原始信號封裝為標準OPC UA信息模型:

xml

復制

<UAObject NodeId="ns=3;s=CA6140_03">
    <DisplayName>CA6140-03</DisplayName>
    <References>
        <Reference ReferenceType="HasComponent" IsForward="false">
            ns=3;s=ProductionLine
        </Reference>
    </References>
    <Variable NodeId="ns=3;s=CA6140_03.SpindleSpeed">
        <DisplayName>主軸轉速</DisplayName>
        <Value>
            <Double>1480.3</Double>
        </Value>
    </Variable>
</UAObject>

運行 HTML


三、改造效果量化驗證

1. 數據采集對比

指標 改造前 改造后 采集維度擴展
數據點數量 2(啟/停) 47(振動/電流/位移等) +2250%
采樣頻率 - 1kHz 實現亞秒級工況監測
數據可用率 - 99.4% 通過ISO 10816振動標準

2. 生產效益提升

mermaid

復制

pie
    title 改造后效益分布
    "故障停機減少" : 38
    "刀具成本降低" : 27
    "能耗下降" : 19
    "OEE提升" : 16

3. 客戶價值清單

  • 直接節省:避免設備淘汰換新費用約¥320萬/臺

  • 效率提升:通過預防性維護減少停機時間156小時/年

  • 工藝優化:基于振動數據優化切削參數,單件工時縮短12%


四、軍工級抗干擾設計

1. 極端環境測試數據

干擾類型 測試方法 數據完整率 行業標準
電壓驟降 380V→220V持續5秒 100% IEC 61000-4-11 Class B
群脈沖干擾 4kV/5kHz脈沖群沖擊 99.98% GB/T 17626.4 4級
高溫高濕 55℃/95%RH持續72小時 100% GJB 150.9A

2. 邊緣計算賦能

在網關端實現關鍵指標實時計算:

  • 刀具剩余壽命預測:基于LSTM模型,預測誤差≤7%

  • 能效分析:計算比能耗(SEC)指導工藝優化

  • 振動超限預警:超過ISO 10816-1閾值時秒級報警

 

深圳市深控信息技術有限公司工程師建議
當您的老舊設備符合以下特征時,無需更換即可實現智能化:
✅ 仍保持加工精度 ✅ 年維護成本<新機15% ✅ 承載特殊工藝


該案例通過信號逆向工程+無代碼建模+軍工級可靠性的三重突破,為制造業存量設備改造提供可復制的技術范式,既保留傳統設備工藝價值,又賦予數字化新生。


 

狀 態: 離線

公司簡介
產品目錄
供應信息

公司名稱: 深圳市深控信息技術有限公司
聯 系 人: 深控技術
電  話: 0755-22284320
傳  真:
地  址: 深圳市光明區鳳凰街道塘家社區光源五路9號4棟2201
郵  編: 518001
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