数据机床采集案例 CNC网关项目实施

CNC机床网关案例

项目背景
某汽车零部件制造企业拥有80台不同品牌（如FANUC、SIEMENS、GSK）的CNC机床，需实现以下目标：
1.实时监控设备运行状态（开机/关机/故障）。
2.采集关键参数（主轴转速、报警代码）用于预测性维护
实施过程
1.硬件准备
材料/工具 型号/规格 用途说明
工业数采网关 CNC网关 支持FOCAS/OPC UA/GSK-Link协议
通讯线缆 超六类屏蔽网线 抗干扰传输
交换机 TPLINK交换机 车间级数据汇聚

2.安装示意图

▲ 网关部署在机床控制柜旁，通过以太网直连CNC控制器

协议适配与配置
核对现场各设备的品牌型号对应的配置其数采网关的协议，在控制面板更改CNC机床的IP地址设置网关与机床IP同网段通讯，针对不同品牌的CNC机床，准确的导入对应的点位地址模板，保证数据通信的稳定，数据采集的准确。

FANUC机床IP面板更改：
1.点击面板SYSTEM按钮后点击▶进行翻页。
2.翻页找到内藏口并按下对应按钮。
3.在公共界面修改目标IP。

4.设置目标IP完成后按“再启动”按钮，再启动后按“执行中”按钮并等待完成。
5.完成对目标IP更改操作后重复第一第二步，在FOCAS2界面中修改端口号8193。

6.修改完端口号后，按“再启动”按钮，再启动后按“执行中”按钮并等待完成。

GSK 980Tdi机床IP面板更改：
1.面板打到MDI输入模式后，点击设置。
2.输入密码797808后点击确认，打开参数开关后点击确认。
3.点击面板上参数按钮，进入状态参数页面，将0250号参数按位修改第五位参数为1（ MBT监测，基于Modbus TCP协议的远程监测功能0:无效1:有效）
4.设置参数完毕后，关闭设置中的参数开关，重启系统面板保存更改的参数，否则机床会报警。

网关配置

1.硬件出厂以太网接口默认LAN1： IP：192.168.1.230，LAN2/3： IP：192.168.0.230；
2.通过浏览器输入192.168.1.230 推荐使用Google浏览器。
网关配置流程
配置网关网口IP地址及网络连接方式（4G或者WIFI）。
方法一：快速配置：按网页提示流程提示，设置机床IP、端口，远程推送方法。
方法二：正常配置：平台配置（MQTT及其他推送方法）—通道配置（设备IP端口）–设备配置（点位配置）

网关平台配置：
平台名称：自定义名称。
数据对接方式MQTT，其他OPCUA、HTTP、TCP、UDP是可选定制项，请联系售后服务。
推送方式：下拉选择，默认支持MQTT
服务器地址：MQTT服务器地址
端口号：MQTT服务器提供的端口号
客户端ID：自定义MQTT ID，注意同一个MQTT服务器ID不可以重复。
用户名：用户名
密码：密码
高级－自定义推送格式
当默认提供格式不可以满足要求时，我们可以提供自定义推送格式。请联系我们售后服务定制推送格式。

网关通道配置：
添加新设备通道
通道名称：自定义通道名称，建议用设备名称
通道描述
通道类型：FANUC默认一般选择TCP通道
IP地址：机床IP地址
端口：FANUC默认端口8193，与机床TCP端口设置一致

网关设备配置：
设备配置：配置设备基本信息及点位。
设备编号－设备唯一编号，如资产编码。
设备名称：自定义设备名称
设备描述
设备通道：关联通道配置的通道，下拉选择即可。
设备类型：选择fanuc CNC通用
采集周期-单次循环采集频率，单位MS（毫秒），1秒=1000毫秒。
推送平台：下拉选择推送平台。
推送主题：MQTT主题，{devid}变量：代表设备编号。
推送格式－提供2种常用格式供选择，选中后会提供格式样例。

网关点位配置：
提供批量点位添加及自定义点位配置添加，选中点位可对点位进行编辑、删除操作，提供宏变量及PLC变量自定义添加。

网关网络配置：
网络配置：对以太网、WIFI、4G、VPN进行配置，同时提供了网络诊断工具。

网关有线网络配置：
Eth0（网卡1）代表LAN1，DHCP代表是否取用自动获取IP地址
Eth1（网卡2）代表LAN2/3，DHCP代表是否取用自动获取IP地址
IP地址：设置IP地址
子网掩码：设置子网掩码
网关：设置网关

网关WIFI设置：
WIFI目前支持2.4G WIFI网络，DHCP代表自动获取IP地址。
WIFI用户名
WIFI密码
IP地址：设置IP地址
子网掩码：设置子网掩码
网关：设置网关

网关4G设置：
4G版本，目前支持4G（移动、联通、电信），物联网卡请联系配套采购。
APN(Access Point Name）配置 APN是指访问公共网络时所需的网络名称，默认不需要配置
拨号用户名和密码
根据移动物联卡提供的用户名和密码进行相应配置，默认不需要配置
4G网络信号查看
网络参数不清楚请咨询公司网络管理部门
网关采集数据查看:
设备状态－采集状态
点位状态－查看采集点位状态
平台状态－查看平台连接状态及推送次数推送内容－显示推送平台数据

数据采集与传输
MQTT数据格式示例
{
“device_id”: “CNC-No-17”,
“timestamp”: “2024-05-20T14:30:00Z”,
“data”: {
“spindle_speed”: 4500,
“alarm_code”: “0”,
“tool_life_remaining”: 85,
“status”: “running”
}}
▲ 网关通过MQTT协议加密传输至云端

采集数据项
数据类型 具体参数 采集频率
设备状态 开机/关机/运行中/报警 1秒/次
主轴参数 转速、负载电流、温度 100ms/次
报警信息 报警代码、报警描述、发生时间 实时触发
加工信息 当前加工程序号、已加工数量 10秒/次

成果效益

1. 生产管理优化
   设备状态可视化看板覆盖率达100%，停机时间减少25%；
   通过OEE分析发现3台机床利用率不足50%，调整后产能提升15%。
   2.预测性维护
   主轴温度模型预警故障12次，避免损失;
   刀具更换周期从固定时长改为动态预测，成本降低22%。