注塑机数据采集网关实现发那科注塑机的数据远程监控和远程上下载

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：

数据滞后8 h，OEE只能月底估算；

工艺参数被工人随意改动，事后无法追溯；

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

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。

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）。

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。

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。

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：

串口参数：115200-8-N-1，流控None；

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。

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）

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。

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 %。

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 %。

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

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

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 %；

边缘计算提前过滤无效数据，平台侧InfluxDB写入压力降低62 %；

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