工厂设备互联实践

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工厂设备互联实践公司工厂主要生产电子装置连接产品，工厂的总体设计包括工厂的整体布局设计、实物流、信息流和工艺流的规划设计。在充分考虑了工艺与物流的合理分布的基础上，采用最先进的智能工厂理念，从工厂整体布局总体设计着手，考虑多种智能设备产线、系统集成及互联互通。智能工厂通信系统采用了PROFINET工业以太网技术、安全桥Safety Bridge技术、工业无线WLAN技术(IEEE802.11n)等，实现机器人、AGV、自动化产线与信息系统的数据库直接进行数据交互，可根据生产工艺的要求实现各单元之间协调控制，同时各单元系统还可独立运行并实施控制。

关键词：智能工厂；设备互联；智能制造；

目录

一、案例简介

公司智能工厂通信系统采用了PROFINET工业以太网技术、安全桥Safety Bridge技术、工业无线WLAN技术(IEEE802.11n)等，实现机器人、AGV、自动化产线与信息系统的数据库直接进行数据交互，可根据生产工艺的要求实现各单元之间协调控制，同时各单元系统还可独立运行并实施控制。其中，PROFINET的RT（实时）通道和IRT（等时同步）通道可以实现毫秒级到微秒级的响应速度，并且PROFINET兼容TCP/IP协议的实时以太网，为系统拓展提供了接口；mGuard采用的CIFS技术可定期扫描网络中的病毒，并可以调用第三方病毒服务器对病毒实施有效查杀。

二、案例背景介绍

公司自成立以来，经过了高速的发展和扩张，虽然公司内部经过精益生产项目的实施，自动化产线的研发和使用，有效的节省了空间，提升了利用率。但是，现有的空间仍然无法满足公司高速发展的需要。为了彻底解决这一问题，公司决定投资新建工厂。通过整合企业现有的智能制造能力，打造电气行业的智能制造标杆工厂。

公司采用了最先进的智能工厂理念与技术，在工厂整体布局上贯彻了精益管理理念，实施了多种智能设备产线、系统集成及互联互通，可实现人与机器的相互协调合作。底层通过设备购置、改造、升级等，将未实现互通互联的设备实现互通互联，主要包括自动化产线、数字化机床、三坐标仪、视觉设备、计量设备等，并且数据可与MES系统进行集成，实现数据共享。

三、案例应用详情

1、总体应用框架

工厂的整体布局分为基础层、执行层，在工厂之外，还有企业的管理层，具体的体系架构如图所示。由图可知，系统将收集到的客户信息与管理层的SAP和PLM进行信息交互，SAP与执行层MES之间进行信息交互， PLM将数字产品信息传递到执行层的工艺设计、执行与管理系统，同时MES与工艺设计、执行与管理系统也存在信息交互，MES将生产订单等信息传递给基础层生产资源、制造设备、模具、检测工具等，工艺设计、执行与管理系统将生产工艺、物流信息等传递给制造设备、AGV等，同时基础层又会将收集到的信息反馈到MES与工艺设计、执行与管理系统中。

2、关键技术应用详情

工厂通信系统采用了PROFINET工业以太网技术、安全桥SatetyBridge技术、工业无线WLAN技术(IEEE802.11n)等，实现机器人、AGV、自动化产线与信息系统的数据库直接进行数据交互，可根据生产工艺的要求实现各单元之间协调控制，同时各单元系统还可独立运行并实施控制。如图所示。

工厂中核心生产设备，均通过Netop远程软件进行联网，设备联网率达到100%。

PROFINET的RT（实时）通道和IRT（等时同步）通道可以实现毫秒级到微秒级的响应速度，已被工业自动化业界广泛采用。工厂采用开放实时以太网的一网到底结构，从底层I/O现场层到设备之间连接的控制层，再到管理层MES、ERP等全部采用PROFINET实时工业以太网，包括线缆、光纤传输的PROFINET技术、无线WLAN传输的PROFINET技术。

PROFINET兼容TCP/IP协议的实时以太网，能满足过程控制、工厂自动化和运动控制实时通信要求，已有的系统无需修改就能集成到PROFINET中，系统具有高度开放性和兼容性，为系统拓展提供了接口，如CNC设备、机器人、RFID、视觉系统、视频监控等。

工厂已经建成了以工业交换机和工业无线AP为接入设备，并与公司办公网络有机集成的工业以太网。通过有线的、无线的连接，工厂中的生产设备能够与网络相连，并将相关的数据传输到MES系统中。

系统在设备层、执行层和管理层以上设置防火墙保护，免于“外部”的未授权访问，其过滤器根据源发地址和目标地址对数据包进行过滤，阻止来自“外部”的不需要的数据流。所采用的mGuard工业级防火墙以深度数据包检测技术为核心，可有效防止工业及病毒的入侵。mGuard采用的CIFS技术可定期扫描网络中的病毒，并可以调用第三方病毒服务器对病毒实施有效查杀。

四、创新性与优势

本项目的创新性与优势在于以下几个方面：

（1）工厂借助全厂互联网平台实现机器、人员的互联，实现生产数据与人员的无缝对接，生产管理人员可以借助系统采集来的数据，进行现场的感知和管控，实现了生产数字化；

（2）工厂中核心生产设备，均通过Netop远程软件进行联网，设备联网率达到100%；

（3）工厂已经建成了以工业交换机和工业无线AP为接入设备，并与公司办公网络有机集成的工业以太网。通过有线的、无线的连接，工厂中的生产设备能够与网络相连，并将相关的数据传输到MES系统中；

（4）所采用的mGuard工业级防火墙以深度数据包检测技术为核心，可有效防止工业及病毒的入侵。

公司工厂设备互联实践能够帮助客户实现工厂智能化、数字化、信息化、网络化，有效提高生产效率，确保全生命周期的安全可靠，为制造业注入新的活力，为中国智造增添新的助力。

五、案例应用效益分析

通过工厂设备的互联，建设智能工厂实现了工厂的自动化生产，建设了覆盖全厂的MES生产管理系统，使得工厂能够对整个生产工艺做出实时的检测与规划；工厂借助全厂互联网平台实现机器、人员的互联，实现生产数据与人员的无缝对接，生产管理人员可以借助系统采集来的数据，进行现场的感知和管控，实现了生产数字化；新工厂建立起信息化的管理平台，向上层面的企业经营管理层的ERP系统和面向生产工厂实时数据高度集成化的MES系统，实现管理和生产数据相连接成一个整体，使得生产数据高度集成化和信息共享性。未来，进一步推进工厂互联网应用，将人、设备、自动化产线、工厂、供应商和客户紧密联系在一起，形成跨设备、跨系统、跨厂区、跨地区的互联互通，从而提高效率，推动整个制造服务体系智能化。