发那科注塑机数据采集网关实现远程监控与远程上下载功能

一、项目背景
华东某精密塑胶有限公司（以下简称“客户”）主营汽车灯罩、医疗耗材等高端注塑件，车间现拥有28台锁模力180-650 t的全电动注塑机，其中22台为日本发那科（FANUC）α-S150iA、α-S300iA机型，控制器型号为FANUC Series 30i-B Plus。

过去车间采用纸质工艺卡+人工抄表的方式记录生产数据，存在三大痛点：

1.数据滞后8 h，OEE只能月底估算；

2.工艺参数被工人随意改动，事后无法追溯；

3.品质异常反馈慢，批量废品最高一次达到4 600件，损失严重。2025年公司启动数字化改造，要求“0停机、0布线、0授权费用”完成设备联网，并把所有实时数据通过MQTT协议推送到自主研发的“云塑通”SaaS平台。经过多轮比选，最终选用北京捷米科技有限公司的INMA-WIFI4G-JM02注塑机数据采集网关（以下简称“JM02网关”）。

二、方案设计

1.网关型号：INMA-WIFI4G-JM02注塑机工业智能网关，品牌捷米特（Jiemeite），工业级ARM Cortex-A7双核，1 GHz，512 MB DDR3，8 GB eMMC，双链路Wi-Fi 2.4 G + 4G LTE Cat4，支持MQTT over TLS/SSL。

2.采集对象：FANUC 30i-B Plus控制器，通信端口为控制器正面CN3B（RS-232，9600-115200 bps可调），协议采用FANUC FOCAS v4 API（兼容v1-v3）。

3.网络拓扑：每台注塑机安装1台JM02网关，网关通过M12航空接头取DC 24 V电源，串口TX/RX/GND与CN3B直连；数据经Wi-Fi 4G双链路冗余，MQTT主题Topic为
factory/injection/fanuc/{deviceId}/realtime，QoS=1，心跳30 s，断线本地缓存≥7天。

4.平台侧：云塑通SaaS部署在阿里云华东2节点，使用EMQX 5.3集群，支持WebSocket、InfluxDB时序库、Grafana看板。

5.安全策略：TLS 1.3加密，网关侧预置阿里云IoT设备证书，私钥存储在TPM安全芯片，防拆自毁。

三、实施过程

现场勘查
工程师用Fanuc FOCAS Test Tool检测22台控制器版本，确认全部支持FOCAS v4；记录每台机IP（用于后续统一命名）、CN3B针脚定义、24 V电源位置；对两台4G信号弱机位增加高增益天线。

网关硬件安装
采用“0停机”方案：

·关闭控制器护盖→插入RS-232转接线→网关磁吸于电柜内侧→M12电源并线到断路器二次侧→4 G天线贴于柜门内侧，全程单台耗时≤12 min。

·每台网关贴激光标签，编号JM02-F01～F22，与设备编号一一对应。

参数配置与边缘计算
通过捷米特提供的“JetConfig”PC工具批量写入：

1.串口参数：115200-8-N-1，流控None；

2.FOCAS变量表：

·设备状态（cnc_statinfo 4 Byte）

·当前射出速度（act_f 32位浮点）

·射出压力（act_f）

·螺杆位置（act_f）

·模腔温度1-8（act_f数组）

·周期时间（32位无符号）

·产量计数（32位无符号）
共计38个变量，采集周期200 ms，边缘侧做周期累加、均值滤波、异常阈值（温度>320 ℃、压力>180 MPa）报警。

3.MQTT配置：
Broke地址mqtt.cloudplas.com:8883，ClientId=JM02-F${SN}，用户名密码采用阿里云IoT签名模式，发布Topic见上；同时启用“本地SQLite缓存”与“补传”策略，网络中断后按1 s粒度重传。

单台联调
任选F09机（α-S300iA，生产车灯罩，周期28 s）做验证：

·启动射出，网关指示灯由绿→蓝（采集中）→紫（MQTT已发）；

·在云塑通实时看板观察到周期时间28.4 s、射出速度82 mm/s、模腔温度298 ℃，与控制器面板一致，延迟<800 ms；

·人工调高保压压力+5 MPa，平台3 s后弹出“工艺篡改”报警，并记录旧值/新值/时间/操作员，追溯功能正常。

批量复制
把F09机配置导出为模板，利用JetConfig“一键克隆”剩余21台，仅需修改ClientId与Topic中的deviceId；平均单台耗时2 min。

数据对齐与OEE基准
MES导出过去3个月生产报表，与网关首日数据对比：

·产量偏差0.18 %（网关多算3件，系边缘计数把半自动调试品计入，已修正过滤条件）；

·设备稼动率人工记录61.7 %，网关计算60.9 %，误差0.8 %，客户认可。

培训交付
对设备科、品质科、生产科共18人进行操作培训：

·网关指示灯含义、常见报警处理；

·云塑通看板使用：班次对比、工艺曲线回放、导出Excel；

·异常闭环：APP推送→责任人→处理结果拍照上传。

四、应用效果（运行30天数据）

1.数据实时性：周期、产量、工艺参数上传延迟平均0.6 s，满足≤1 s目标。

2.工艺违规下降：高压保压擅自修改次数由月均47次降至3次，降幅93.6 %。

3.废品率：灯罩类废品率由2.8 %降至1.1 %，医疗耗材由1.5 %降至0.7 %。

4.OEE提升：车间综合稼动率由61.2 %提高到74.5 %，相当于多释放3.2台机产能。

五、经验总结

1.INMA-WIFI4G-JM02注塑机边缘计算网关采用非侵入式FOCAS协议，无需发那科额外授权

2.Wi-Fi+4G双链路保证车间复杂电磁环境下的高可用，30天运行掉线率<0.03 %；

3.边缘计算提前过滤无效数据，平台侧InfluxDB写入压力降低62 %；

4.统一的MQTT主题与JSON格式，为后续接入ERP、APS、AI质检系统打下数据基础。

客户已将成功经验复制到江苏分厂（22台住友SE-DU系列），并计划2026年前完成全集团120台注塑机100 %上云。捷米特INMA-WIFI4G-JM02注塑机数据采集网关也因此成为其“标准数据采集网关”指定型号。

·（具体内容配置过程及其他相关咨询可联系杨工。）

审核编辑 黄宇