OEE（設(shè)備綜合效率）= 可用率 × 性能率 × 良品率，核心是通過 PLC 采集基礎(chǔ)信號(hào)，經(jīng)網(wǎng)關(guān)邊緣計(jì)算后上云可視化，兼顧實(shí)時(shí)性與云端負(fù)載優(yōu)化。

一、方案架構(gòu)與核心邏輯

1. 系統(tǒng)架構(gòu)

現(xiàn)場(chǎng)層：三菱 FX 系列 PLC（FX3U/FX3G/FX5U）負(fù)責(zé)信號(hào)采集與基礎(chǔ)計(jì)算；深控技術(shù)的 SK-PLC 協(xié)議網(wǎng)關(guān)（支持 MC/Modbus）負(fù)責(zé)協(xié)議轉(zhuǎn)換、邊緣計(jì)算與數(shù)據(jù)上送。

邊緣層：深控SK-PLC網(wǎng)關(guān)完成數(shù)據(jù)清洗、OEE 三要素計(jì)算與異常告警，降低云端壓力。

云端層：云平臺(tái)（ThingsCloud / 金鴿云）實(shí)現(xiàn)可視化看板、趨勢(shì)分析與遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2. 核心公式與寄存器規(guī)劃

二、硬件與網(wǎng)絡(luò)配置

1. 硬件清單

2. 物理連接

串口連接：PLC 編程口→RS485 轉(zhuǎn)換器→網(wǎng)關(guān) RS485 口，線序嚴(yán)格對(duì)應(yīng)。

以太網(wǎng)連接：網(wǎng)關(guān) LAN 口與 PLC 以太網(wǎng)模塊同網(wǎng)段（如 PLC 192.168.1.100，網(wǎng)關(guān) 192.168.1.1）。

三、PLC 程序編寫（GX Works3）

1. I/O 與軟元件定義

輸入：X0（設(shè)備運(yùn)行啟動(dòng)）、X1（良品檢測(cè)）、X2（故障停機(jī)）

輸出：Y0（運(yùn)行指示燈）

軟元件：M0（運(yùn)行標(biāo)志）、C0（高速計(jì)數(shù)器，累計(jì)總產(chǎn)量）、D0-D9（中間變量）、D100-D116（OEE 指標(biāo)寄存器）

2. 核心梯形圖邏輯

（1）運(yùn)行狀態(tài)與時(shí)間累計(jì)

// 運(yùn)行標(biāo)志置位/復(fù)位 |----[X0]----|----(SET M0)----| // 啟動(dòng)運(yùn)行 |----[X2]----|----(RST M0)----| // 故障停機(jī)復(fù)位 // 運(yùn)行時(shí)間累計(jì)（1s/次） |----[M0]----[T0 K1]----[INC D100]----| // D100=運(yùn)行時(shí)間（s） // 停機(jī)時(shí)間累計(jì)（故障時(shí)） |----[X2]----[T1 K1]----[INC D102]----| // D102=停機(jī)時(shí)間（s）

（2）產(chǎn)量與良品計(jì)數(shù)

// 總產(chǎn)量累計(jì)（高速計(jì)數(shù)器，假設(shè)脈沖輸入X10） |----[X10]----[C0 INC]----| // C0=總產(chǎn)量（件） // 合格品計(jì)數(shù)（X1為良品信號(hào)） |----[M0]----[X1]----[INC D112]----| // D112=合格品數(shù)（件）

（3）OEE 三要素計(jì)算（1 分鐘周期）

（4）OEE 最終計(jì)算

|----[T2 K60]----| |----[MUL D104 0.01 D126]----[MUL D110 0.01 D128]----[MUL D114 0.01 D130]----[MUL D126 D128 D132]----[MUL D132 D130 100 D116]----| // D116=OEE%

3. 程序下載與測(cè)試

連接 PLC 與電腦，下載程序后監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)，驗(yàn)證 D100、C0、D112 等寄存器數(shù)據(jù)變化是否符合預(yù)期。

四、深控 SK-PLC 網(wǎng)關(guān)配置

1. 網(wǎng)關(guān)登錄與網(wǎng)絡(luò)設(shè)置

瀏覽器訪問網(wǎng)關(guān)默認(rèn) IP（如 192.168.1.100），輸入賬號(hào)密碼登錄。

配置網(wǎng)絡(luò)：選擇以太網(wǎng) / 4G/WiFi，連接工廠局域網(wǎng)或公網(wǎng)，確保可訪問云平臺(tái)。

2. 三菱 PLC 協(xié)議配置

協(xié)議選擇：三菱 FX 系列（MC 協(xié)議），串口參數(shù)匹配 PLC（波特率 9600、數(shù)據(jù)位 7、校驗(yàn)位偶校驗(yàn)、停止位 1）；以太網(wǎng)則填寫 PLC IP 與端口（默認(rèn) 5006）。

設(shè)備連接測(cè)試：點(diǎn)擊 “測(cè)試連接”，顯示 “連接成功” 后進(jìn)入下一步。

3. 數(shù)據(jù)點(diǎn)位映射（核心）

通過SK-PLC網(wǎng)關(guān)拖拽式界面，將 PLC 寄存器與業(yè)務(wù)標(biāo)簽映射，無需手動(dòng)配置點(diǎn)表：

4. 邊緣計(jì)算規(guī)則配置

在網(wǎng)關(guān) “邊緣計(jì)算” 模塊，配置 OEE 三要素與最終 OEE 計(jì)算邏輯（與 PLC 程序一致，作為冗余備份）：

可用率：RunTime / (RunTime + DownTime) * 100（防除零）

性能率：(TotalCount * IdealCycle) / RunTime * 100（防除零）

良品率：GoodCount / TotalCount * 100（防除零）

OEE：Availability * Performance * Quality / 10000

告警規(guī)則：OEE＜85% 時(shí)推送告警至手機(jī) APP。

5. 云平臺(tái)對(duì)接

配置 MQTT 參數(shù)：云平臺(tái)地址、端口、客戶端 ID、主題（如/oee/fx3u/device01）。

數(shù)據(jù)上報(bào)：選擇 “變化上報(bào) + 周期上報(bào)”，周期 1s，減少帶寬占用。

五、實(shí)戰(zhàn)案例：汽車零部件沖壓機(jī) OEE 優(yōu)化

1. 現(xiàn)場(chǎng)背景

某汽車零部件廠沖壓機(jī)（FX3U PLC）存在三大問題：停機(jī)時(shí)間統(tǒng)計(jì)不準(zhǔn)、性能損失未量化、良品率統(tǒng)計(jì)滯后，OEE 長(zhǎng)期低于 70%。通過本方案實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控與優(yōu)化。

2. 實(shí)施過程

硬件部署：按前文連接 PLC 與網(wǎng)關(guān)，配置以太網(wǎng)同網(wǎng)段，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定。

PLC 編程：完成運(yùn)行 / 停機(jī)時(shí)間、產(chǎn)量、良品計(jì)數(shù)與 OEE 計(jì)算，下載后測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

網(wǎng)關(guān)配置：映射 10 個(gè)核心點(diǎn)位，配置邊緣計(jì)算與告警規(guī)則，對(duì)接工廠云平臺(tái)。

聯(lián)調(diào)測(cè)試：連續(xù)運(yùn)行 24 小時(shí)，驗(yàn)證數(shù)據(jù)一致性（PLC 與網(wǎng)關(guān) OEE 差值≤0.5%）。

3. 實(shí)施效果

4. 關(guān)鍵優(yōu)化點(diǎn)

邊緣計(jì)算減少云端負(fù)載，數(shù)據(jù)刷新頻率從 5 分鐘提升至 1 秒。

自動(dòng)識(shí)別換型時(shí)間（如模具更換），計(jì)入停機(jī)時(shí)間，可用率提升 12%。

性能率監(jiān)控發(fā)現(xiàn)伺服電機(jī)速度波動(dòng)，調(diào)整參數(shù)后性能率提升 8%。

六、常見問題與解決方案

七、總結(jié)與拓展

本方案通過 “PLC 現(xiàn)場(chǎng)采集 + 網(wǎng)關(guān)邊緣計(jì)算 + 云平臺(tái)可視化” 實(shí)現(xiàn) OEE 精準(zhǔn)監(jiān)控，核心優(yōu)勢(shì)是不需要點(diǎn)表快速部署、邊緣計(jì)算降本、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性強(qiáng)。后續(xù)可拓展：

接入 MES 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)閉環(huán)管理。

結(jié)合 AI 算法，預(yù)測(cè)設(shè)備故障，進(jìn)一步提升 OEE。

多臺(tái) PLC 組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線整體 OEE 監(jiān)控與優(yōu)化。

審核編輯 黃宇