▋行業背景

在全球工業互聯網浪潮日益高漲的背景下，現代工業機器人機械臂在柔性加工等生產中應用越來越廣泛。生產線上的工業機器人的穩定可靠性對企業生產的經濟效益保證意義重大。為了提高生產效率與產品優良率，越來越多的制造企業開始引進具有高效、持久及高精的機器人機械臂應用，在汽車、面板、晶圓、金屬、化工、塑料、食品等領域，機械臂都在工廠內扮演著不可或缺的關鍵角色。然而，當數量眾多的機械臂被導入自動化生產作業流程時，設備突發故障卻成為影響產能的一大隱患，特別是對需要24小時不停機生產的高科技廠商而言，任何一條生產線的停擺都將造成巨大的損失。部分工廠為保障機械臂在出現故障時能及時維護會高薪聘請專業的技術人員長駐工廠，而往往這個技術人員的利用率非常低，但維護成本高昂，如何遠程監控機械臂運行狀態，以及預測故障發生，實現精準定位故障變得尤為重要。

智能化機器人機械臂的大規模部署，機械臂結構復雜、維護成本高，除了對生產企業技術人員的專業維護能力提出很高的要求，而且按機械臂應用的行業現狀來看，也對機械臂生產企業的產品高品質服務能力提出了更高的要求?，F如今物聯網技術和TCP/IP協議將工業機器人機械臂的狀態和報警信息傳送給數據監控中心，實現其遠程數據監控和故障診斷，發現問題并且迅速解決故障，在現代工業生產中具有重要意義。

▋系統組成

工業機器人機械臂遠程監控系統由三個部分組成：遠程監控中心、數據傳輸終端、終端數據采集器。

監控中心包括WEB服務器、數據服務器以及vpn服務器等，監控平臺可以24小時不間斷采集現場實時數據，動態顯示現場各個監控站點變化的數據，自動形成報表以及數據出現異常時自動發送短信報警,外勤人員可以通過Internet訪問監控平臺實時查看相應數據等。

數據采集終端包含機械臂控制器、以太網PLC、各種傳感器?？赏ㄟ^以太網實時采集現場PLC、傳感器數據，并實時對PLC、機械臂控制器進行程序控制以及程序更新。

數據傳輸終端：鑒于采集器的接口和設備的工作環境等多種情況的要求，選擇才茂通信工業級別的無線5G/4G路由器作為傳輸設備。CM520系列工業路由器是一種物聯網無線通信路由器，利用公用5G/4G全網絡為用戶提供無線長距離數據傳輸功能。該產品采用高性能的高通處理器方案和工業級5G/4G全網通網絡制式模塊，以嵌入式實時操作系統為軟件支撐平臺，同時提供4個千兆以太網口（LAN)，1個以太網口(WAN ),1個RS232,1個RS485以及IO接口，可同時連接串口設備、以太網設備和WIFI連接設備，實現數據透明傳輸和路由功能。

▋系統拓撲結構

監控中心端采用ADSL/光纖接入Internet 公網，獲取公網IP，在公網路由下搭建VPN服務器。才茂通信路由器做為VPN客戶端通過本地有線、WIFI或者5G/4G網絡和服務器建立VPN隧道，實現兩端內網互通。數據庫服務器上運行采集系統，可以采集才茂路由器下接的以太網PLC數據以及控制機械臂控制程序。從而達到實時采集監控機械臂的運行狀態。

 ▋系統功能

1、運行數據實時采集上傳，系統擴展性強

才茂工業5G/4G路由器擔負著數據傳輸的重要任務，上行采用5G/4G聯網，支持移動、聯通、電信等多種網絡數據傳輸，能實時將現場工業機器人機械臂采集到的運行狀態數據、加工數據上傳到控制中心，遠程即可查看設備運行情況。工業5G/4G路由器具有高速數據處理、大容量內存與儲存空間，內置大容量內存和外置擴展接口，支持標準串口和以太網口，可擴展接各式各樣的下位機，系統整體擴展性強。

2、生產數據實時分析，設備預測性維護，降低設備更新成本

工業5G/4G路由器支持多種語言的二次開發環境，客戶可自定義數據處理模型，通過現場實時數據和歷史正常運行數據比對，生產數據實時分析，提前預判設備可能出現的問題，做到提前維護和保養，相較于因大量舊設備使用到無法維修導致花大量費用換新設備，此方案極大降低設備更新成本。

3、云平臺遠程運維，降低運維成本

企業無需安排專業技術人員常駐在現場監督，可在監控后臺實現機械手數據的遠程查看、分析，并且可以在設備停機的時候做設備維護，節省了利用利不高的機械臂技術人員，降低運維成本

▋系統優勢

 1、穩定性

采用工業級高性能處理器，能夠經受長期的惡劣環境考驗，保證通信的順暢性；可靠的網絡連接，有設備重撥功能，能夠確保設備永遠在線。

2、成本低

采用的是無線數據傳輸終端，使用運營商的5G/4G網絡，無需進行網絡布線，設備安裝靈活，不受地理環境影響，單點設備價格便宜，減少布線問題降低成本。

3、靈活性和擴展性

采用標準的通信協議以及接口便于安裝施工、調試、運行、維護?？赏瑫r采集控制廠房內的多臺機械臂。

4、實時性

當數據出現異常等情況，監控端能及時發現以及下發指令對機械臂進行控制。

▋結束語

工業生產現場的PLC、HMI等智能設備通過各種工業總線或高速以太網連接CM520工業5G/4G路由器進行數據采集和遠程傳輸。完成的之后通過MQTT、HTTP等物聯網常用傳輸協議發送到云端系統。物聯網云平臺可以部署在企業私有數據中心或Azure、AWS、Aliyun 等公共云服務平臺。云平臺可實現設備遠程狀態監控，實時告警通知和故障診斷分析，遠程故障定位和程序升級，設備資產管理，設備預防性維護以及工業大數據挖掘等功能。