注塑机数据采集性能改进技术探讨

注塑机数据采集性能改进技术探讨

张永旺，陈乐洋

宁波永数智能科技有限公司，浙江省宁波市315000

摘要：数据采集在当今信息化社会中具有重要的意义和作用，而高效率的数据采集对于产品而言，它不仅可以及时发现和解决生产过程中的问题，而且可以提高生产的效率和产品质量。然而，对于目前注塑厂家常用的注塑机，其工作时所需采集的数据参数较多且较为复杂，使得目前的网关设备的数据接口无法适配注塑机，一般需要外置加装一个第三方的拓展模块，数据采集效率低下。因此，在注塑机领域拥有高质量的数据采集设备，不仅可以提高产品质量和生产效率，也可以极大地提高相关企业的竞争优势和市场影响力。

关键词 注塑机 数据采集系统 网关设备

前言

在现代生产企业中，越来越多的工业控制设备正在进行升级，打造纯数字工业现场。在工厂里，每台设备都在产生数据，从设备数据的角度来看，可以从庞大的数据背后挖掘、分析设备意外停机的形成原因、良品率提高的方式，还能找出更好的设备维护方式，从而提高工厂整体的生产效率，这可见设备数据的价值对一个工厂发展是至关重要的。而设备数据的采集、传输、监测又是其中关键步骤。

而对于目前注塑厂家常用的注塑机，其工作时所需采集的数据参数较多且较为复杂，使得目前的网关设备的数据接口无法适配注塑机，一般需要外置加装一个第三方的拓展模块，拓展模块将注塑机的数据处理后再传输到网关设备，这样，由于需要加装拓展模块，使得设备安装较为麻烦，并且也会增加设备成本。

针对这些问题，设计了一种用于注塑机数据采集的网关设备，其具有8路模拟量输入接口和8路数字量输入接口，可以满足对注塑机的数据采集需求，而无须外置加装拓展模块，从而简化设备安装流程，节省设备成本，且具有较强的注塑机数据的采集、处理和分析能力，可以进一步提高生产效率和产品质量。

1.注塑机数据采集方式

目前传统的采集方案为如下两种：

方案一：普通IO采集：只采集开合模信息，从而得出注塑机的产量和设备运行状态。优势：采集成本低，可以兼容所有注塑机，缺点：采集参数简单有限。

方案二：协议采集：通过去匹配不同注塑机控制器的品牌与型号进行协议解析，采集到数据主要包括四大类数据，包括实时数据，品质数据，生产数据，设定数据。优点：采集数据丰富。缺点：成本较高，协议种类多，采集难度大，对厂家配合度的依赖较大。

2.性能改进设计方案（专业IO采集）：

方案原理：通过独特的硬件设计，包括8路数字量输入，8路模拟量输入，其中4路数字量输入分别接注塑机控制器的开模信号、合模信号、射胶信号、溶胶信号。8路模拟量输入其中4路分别接入注塑机1-4段的热电耦传感器输出端，其中2路分别接入注塑机的压力传感器、电子位移的输出端。结合注塑机的工作原理和传感数据，经过一定逻辑运算处理可以得出较为丰富的数据，数据包括设备生产状态（开机、关机、停机、运行、故障）、开模数量、生产参数（成型周期，开模时间，合模时间，射胶时间，熔胶时间，冷却时间，取件时间）、1-4段的温度，射胶最大压力，熔胶最大压力，保压最大压力，射胶终点位置，熔胶终点位置。

方案优点：成本较低，对注塑机控制品牌没有依赖，实施简单，采集到的参数较为丰富，符合大规模推广和复制的商业价值。

另外如图所示，用于注塑机数据采集的网关设备100，包括电路主板200和用于为电路主板200供电的供电模块300。电路主板200包括8路模拟量输入接口201、A/D转换器202、8路数字量输入接口203、数据选择器204、TF卡接口205、数据存储模块206、处理器209、第一以太网接口207、串口通信接口208、网络通信模块210、第二以太网接口211、WIFI天线212和5G天线213。处理器209分别与A/D转换器202、数据选择器204、数据存储模块206、第一以太网接口207、串口通信接口208和网络通信模块210连接，A/D转换器202与8路模拟量输入接口201连接，数据选择器204与8路数字量输入接口203连接，数据存储模块206与TF卡接口205连接，网络通信模块210分别与第二以太网接口211、WIFI天线212和5G天线213连接。

3设备数据采集运行过程

结合上图分析，8路模拟量输入接口可以用于采集注塑机炮筒加热区位置的温度、注塑机射胶和保压的压力、注塑电子尺位移量等模拟量数据，8路数字量输入接口可以用于采集注塑机开模时间、合模时间、射胶时间、溶胶时间、冷却时间、成型时间、取件时间、周期时间等数字量数据，TF卡接口205可以用于放置TF卡，用于实现在断网环境下的数据存储功能。网关设备通过第二以太网接口211或WIFI天线212或5G天线213与服务器平台进行通讯。并且网关设备还可以通过第一以太网接口207或串口通信接口208与其他传感器设备相连接，使得网关设备起到一个通信主机的作用，可以将其他传感器设备的数据打包上传至服务器平台。

本设备在电路主板200中增加了SMS短信模块214，SMS短信模块214与处理器209连接，这样，在网关设备发现注塑机数据异常时，可以通过SMS短信模块214进行报警。同时在电路主板200中增加了状态指示灯215，状态指示灯215与处理器209连接，这样，状态指示灯215可以为电源指示灯、联网指示灯、485/232收发指示灯、1-8路数字量输入指示灯等，以提示网关设备的工作状态。

网关设备100在电路主板200中增加了数据采集扩展接口217和开关量输出电路216，数据采集扩展接口217和开关量输出电路216分别与处理器209连接，所述开关量输出电路216的信号通道中串接有光电耦合器，这样，数据采集扩展接口217可以用于采集其他工业设备的数据，并通过开关量输出电路216可以控制其他工业设备的工作状态，使得在其他工业设备的数据异常从而判定其他工业设备故障时，可以通过开关量输出电路216来关停其他工业设备，并且，开关量输出电路216的信号通道中串接有光电耦合器，其对网关设备起到光电隔离作用，以保障网关设备的安全运行。

4设备性能优势

本设备设置有8路模拟量输入接口和8路数字量输入接口，8路模拟量输入接口可以用于采集注塑机炮筒加热区位置的温度、注塑机射胶和保压的压力、注塑电子尺位移量等模拟量数据，8路数字量输入接口可以用于采集注塑机开模时间、合模时间、射胶时间、溶胶时间、冷却时间、成型时间、取件时间、周期时间等数字量数据，网关设备8路数字量输入接口可以同时接入多路数字量信号，满足多种设备的接入需求，且数字量信号可以通过网关设备进行采集和传输，实现对设备的监控和控制，且采用高精度的数字量输入模块，能够实时采集数字量信号的状态，并将采集到的数据传输到云端进行处理，这样可以有效避免数字量信号采集误差，提高数据准确性和可靠性。该接口采用现代化的通信技术，支持多种通信协议和接口，能够快速、稳定地将数据传输到云端，实现实时监控和控制。网关设备8路数字量输入接口安装简便，只需将数字量信号连接到接口上即可。同时，网关设备的体积小巧，可以方便地安装在设备周围，不占用过多的空间。网关设备将这些数据打包后上传至服务器平台。

通过对注塑机数据采集的优化，可以进一步了解生产线的运行状态和生产效率，从而优化生产计划，提高生产线的运行效率和生产能力。同时也有助于改进产品设计，通过对注塑机数据的采集和分析，可以了解产品制造过程中的问题和瓶颈，从而改进产品设计，提高产品质量和市场竞争力。也可以进一步减少设备维护成本，通过对注塑机数据的采集和分析，可以及时发现设备故障和磨损，从而及时进行维修和保养，减少设备维护成本和停机时间。该网关设备可以实现智能化生产，通过将注塑机数据与其他工厂数据进行集成和分析，可以实现智能化生产，提高生产效率和产品质量，降低生产成本和环境污染。

这样一来，此网关设备不仅可以满足对注塑机的数据采集需求，而且无需外置加装拓展模块，从而简化设备安装流程，节省设备成本以及提供生产效率。

结语

随着信息技术的不断发展和普及，该领域的数据采集技术也在不断创新和完善，未来的数据采集发展前景非常广阔，将会在技术创新、应用拓展、服务提升和标准规范等多个方面不断推进和完善，为人们的生活和工作带来更多的机遇和挑战。对于设备而言，数据采集的效率性以及准确性的提高，可以及时发现设备故障和磨损，从而及时进行维修和保养，减少设备维护成本和停机时间同时提高生产效率和产品质量。同时，也可以通过将注塑机数据与其他工厂数据进行集成和分析，实现智能化生产，提高生产效率和产品质量，降低生产成本和环境污染。对于企业而言，可以推动企业进一步发展，推动实现智能化生产，这都将有利益其企业形象以及市场竞争力

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