才茂通信工业机器人机械臂智能化远程管理系统

▋行业背景

在全球工业互联网浪潮日益高涨的背景下，现代工业机器人机械臂在柔性加工等生产中应用越来越广泛。生产线上的工业机器人的稳定可靠性对企业生产的经济效益保证意义重大。为了提高生产效率与产品优良率，越来越多的制造企业开始引进具有高效、持久及高精的机器人机械臂应用，在汽车、面板、晶圆、金属、化工、塑料、食品等领域，机械臂都在工厂内扮演着不可或缺的关键角色。然而，当数量众多的机械臂被导入自动化生产作业流程时，设备突发故障却成为影响产能的一大隐患，特别是对需要24小时不停机生产的高科技厂商而言，任何一条生产线的停摆都将造成巨大的损失。部分工厂为保障机械臂在出现故障时能及时维护会高薪聘请专业的技术人员长驻工厂，而往往这个技术人员的利用率非常低，但维护成本高昂，如何远程监控机械臂运行状态，以及预测故障发生，实现精准定位故障变得尤为重要。

智能化机器人机械臂的大规模部署，机械臂结构复杂、维护成本高，除了对生产企业技术人员的专业维护能力提出很高的要求，而且按机械臂应用的行业现状来看，也对机械臂生产企业的产品高品质服务能力提出了更高的要求。现如今物联网技术和TCP/IP协议将工业机器人机械臂的状态和报警信息传送给数据监控中心，实现其远程数据监控和故障诊断，发现问题并且迅速解决故障，在现代工业生产中具有重要意义。

▋系统组成

工业机器人机械臂远程监控系统由三个部分组成：远程监控中心、数据传输终端、终端数据采集器。

监控中心包括WEB服务器、数据服务器以及vpn服务器等，监控平台可以24小时不间断采集现场实时数据，动态显示现场各个监控站点变化的数据，自动形成报表以及数据出现异常时自动发送短信报警,外勤人员可以通过Internet访问监控平台实时查看相应数据等。

数据采集终端包含机械臂控制器、以太网PLC、各种传感器。可通过以太网实时采集现场PLC、传感器数据，并实时对PLC、机械臂控制器进行程序控制以及程序更新。

数据传输终端：鉴于采集器的接口和设备的工作环境等多种情况的要求，选择才茂通信工业级别的无线5G/4G路由器作为传输设备。CM520系列工业路由器是一种物联网无线通信路由器，利用公用5G/4G全网络为用户提供无线长距离数据传输功能。该产品采用高性能的高通处理器方案和工业级5G/4G全网通网络制式模块，以嵌入式实时操作系统为软件支撑平台，同时提供4个千兆以太网口（LAN)，1个以太网口(WAN ),1个RS232,1个RS485以及IO接口，可同时连接串口设备、以太网设备和WIFI连接设备，实现数据透明传输和路由功能。

▋系统拓扑结构

监控中心端采用ADSL/光纤接入Internet 公网，获取公网IP，在公网路由下搭建VPN服务器。才茂通信路由器做为VPN客户端通过本地有线、WIFI或者5G/4G网络和服务器建立VPN隧道，实现两端内网互通。数据库服务器上运行采集系统，可以采集才茂路由器下接的以太网PLC数据以及控制机械臂控制程序。从而达到实时采集监控机械臂的运行状态。

▋系统功能

1、运行数据实时采集上传，系统扩展性强

才茂工业5G/4G路由器担负着数据传输的重要任务，上行采用5G/4G联网，支持移动、联通、电信等多种网络数据传输，能实时将现场工业机器人机械臂采集到的运行状态数据、加工数据上传到控制中心，远程即可查看设备运行情况。工业5G/4G路由器具有高速数据处理、大容量内存与储存空间，内置大容量内存和外置扩展接口，支持标准串口和以太网口，可扩展接各式各样的下位机，系统整体扩展性强。

2、生产数据实时分析，设备预测性维护，降低设备更新成本

工业5G/4G路由器支持多种语言的二次开发环境，客户可自定义数据处理模型，通过现场实时数据和历史正常运行数据比对，生产数据实时分析，提前预判设备可能出现的问题，做到提前维护和保养，相较于因大量旧设备使用到无法维修导致花大量费用换新设备，此方案极大降低设备更新成本。

3、云平台远程运维，降低运维成本

企业无需安排专业技术人员常驻在现场监督，可在监控后台实现机械手数据的远程查看、分析，并且可以在设备停机的时候做设备维护，节省了利用利不高的机械臂技术人员，降低运维成本

▋系统优势

 1、稳定性

采用工业级高性能处理器，能够经受长期的恶劣环境考验，保证通信的顺畅性；可靠的网络连接，有设备重拨功能，能够确保设备永远在线。

2、成本低

采用的是无线数据传输终端，使用运营商的5G/4G网络，无需进行网络布线，设备安装灵活，不受地理环境影响，单点设备价格便宜，减少布线问题降低成本。

3、灵活性和扩展性

采用标准的通信协议以及接口便于安装施工、调试、运行、维护。可同时采集控制厂房内的多台机械臂。

4、实时性

当数据出现异常等情况，监控端能及时发现以及下发指令对机械臂进行控制。

▋结束语

工业生产现场的PLC、HMI等智能设备通过各种工业总线或高速以太网连接CM520工业5G/4G路由器进行数据采集和远程传输。完成的之后通过MQTT、HTTP等物联网常用传输协议发送到云端系统。物联网云平台可以部署在企业私有数据中心或Azure、AWS、Aliyun 等公共云服务平台。云平台可实现设备远程状态监控，实时告警通知和故障诊断分析，远程故障定位和程序升级，设备资产管理，设备预防性维护以及工业大数据挖掘等功能。