一、項目背景
華東某精密塑膠有限公司（以下簡稱“客戶”）主營汽車燈罩、醫(yī)療耗材等高端注塑件，車間現(xiàn)擁有28臺鎖模力180-650 t的全電動注塑機，其中22臺為日本發(fā)那科（FANUC）α-S150iA、α-S300iA機型，控制器型號為FANUC Series 30i-B Plus。

過去車間采用紙質(zhì)工藝卡+人工抄表的方式記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù)，存在三大痛點：

數(shù)據(jù)滯后8 h，OEE只能月底估算；

工藝參數(shù)被工人隨意改動，事后無法追溯；

品質(zhì)異常反饋慢，批量廢品最高一次達到4 600件，損失嚴重。2025年公司啟動數(shù)字化改造，要求“0停機、0布線、0授權費用”完成設備聯(lián)網(wǎng)，并把所有實時數(shù)據(jù)通過MQTT協(xié)議推送到自主研發(fā)的“云塑通”SaaS平臺。經(jīng)過多輪比選，最終選用北京捷米科技有限公司的INMA-WIFI4G-JM02注塑機數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關（以下簡稱“JM02網(wǎng)關”）。

二、方案設計

網(wǎng)關型號：INMA-WIFI4G-JM02注塑機工業(yè)智能網(wǎng)關，品牌捷米特（Jiemeite），工業(yè)級ARM Cortex-A7雙核，1 GHz，512 MB DDR3，8 GB eMMC，雙鏈路Wi-Fi 2.4 G + 4G LTE Cat4，支持MQTT over TLS/SSL。

采集對象：FANUC 30i-B Plus控制器，通信端口為控制器正面CN3B（RS-232，9600-115200 bps可調(diào)），協(xié)議采用FANUC FOCAS v4 API（兼容v1-v3）。

網(wǎng)絡拓撲：每臺注塑機安裝1臺JM02網(wǎng)關，網(wǎng)關通過M12航空接頭取DC 24 V電源，串口TX/RX/GND與CN3B直連；數(shù)據(jù)經(jīng)Wi-Fi 4G雙鏈路冗余，MQTT主題Topic為
factory/injection/fanuc/{deviceId}/realtime，QoS=1，心跳30 s，斷線本地緩存≥7天。

平臺側(cè)：云塑通SaaS部署在阿里云華東2節(jié)點，使用EMQX 5.3集群，支持WebSocket、InfluxDB時序庫、Grafana看板。

安全策略：TLS 1.3加密，網(wǎng)關側(cè)預置阿里云IoT設備證書，私鑰存儲在TPM安全芯片，防拆自毀。

三、實施過程

現(xiàn)場勘查
工程師用Fanuc FOCAS Test Tool檢測22臺控制器版本，確認全部支持FOCAS v4；記錄每臺機IP（用于后續(xù)統(tǒng)一命名）、CN3B針腳定義、24 V電源位置；對兩臺4G信號弱機位增加高增益天線。

網(wǎng)關硬件安裝
采用“0停機”方案：

關閉控制器護蓋→插入RS-232轉(zhuǎn)接線→網(wǎng)關磁吸于電柜內(nèi)側(cè)→M12電源并線到斷路器二次側(cè)→4 G天線貼于柜門內(nèi)側(cè)，全程單臺耗時≤12 min。

每臺網(wǎng)關貼激光標簽，編號JM02-F01～F22，與設備編號一一對應。

參數(shù)配置與邊緣計算
通過捷米特提供的“JetConfig”PC工具批量寫入：

串口參數(shù)：115200-8-N-1，流控None；

FOCAS變量表：

設備狀態(tài)（cnc_statinfo 4 Byte）

當前射出速度（act_f 32位浮點）

射出壓力（act_f）

螺桿位置（act_f）

模腔溫度1-8（act_f數(shù)組）

周期時間（32位無符號）

產(chǎn)量計數(shù)（32位無符號）
共計38個變量，采集周期200 ms，邊緣側(cè)做周期累加、均值濾波、異常閾值（溫度>320 ℃、壓力>180 MPa）報警。

MQTT配置：
Broke地址mqtt.cloudplas.com:8883，ClientId=JM02-F${SN}，用戶名密碼采用阿里云IoT簽名模式，發(fā)布Topic見上；同時啟用“本地SQLite緩存”與“補傳”策略，網(wǎng)絡中斷后按1 s粒度重傳。

單臺聯(lián)調(diào)
任選F09機（α-S300iA，生產(chǎn)車燈罩，周期28 s）做驗證：

啟動射出，網(wǎng)關指示燈由綠→藍（采集中）→紫（MQTT已發(fā)）；

在云塑通實時看板觀察到周期時間28.4 s、射出速度82 mm/s、模腔溫度298 ℃，與控制器面板一致，延遲<800 ms；

人工調(diào)高保壓壓力+5 MPa，平臺3 s后彈出“工藝篡改”報警，并記錄舊值/新值/時間/操作員，追溯功能正常。

批量復制
把F09機配置導出為模板，利用JetConfig“一鍵克隆”剩余21臺，僅需修改ClientId與Topic中的deviceId；平均單臺耗時2 min。

數(shù)據(jù)對齊與OEE基準
MES導出過去3個月生產(chǎn)報表，與網(wǎng)關首日數(shù)據(jù)對比：

產(chǎn)量偏差0.18 %（網(wǎng)關多算3件，系邊緣計數(shù)把半自動調(diào)試品計入，已修正過濾條件）；

設備稼動率人工記錄61.7 %，網(wǎng)關計算60.9 %，誤差0.8 %，客戶認可。

培訓交付
對設備科、品質(zhì)科、生產(chǎn)科共18人進行操作培訓：

網(wǎng)關指示燈含義、常見報警處理；

云塑通看板使用：班次對比、工藝曲線回放、導出Excel；

異常閉環(huán)：APP推送→責任人→處理結果拍照上傳。

四、應用效果（運行30天數(shù)據(jù)）

數(shù)據(jù)實時性：周期、產(chǎn)量、工藝參數(shù)上傳延遲平均0.6 s，滿足≤1 s目標。

工藝違規(guī)下降：高壓保壓擅自修改次數(shù)由月均47次降至3次，降幅93.6 %。

廢品率：燈罩類廢品率由2.8 %降至1.1 %，醫(yī)療耗材由1.5 %降至0.7 %。

OEE提升：車間綜合稼動率由61.2 %提高到74.5 %，相當于多釋放3.2臺機產(chǎn)能。

五、經(jīng)驗總結

INMA-WIFI4G-JM02注塑機邊緣計算網(wǎng)關采用非侵入式FOCAS協(xié)議，無需發(fā)那科額外授權

Wi-Fi+4G雙鏈路保證車間復雜電磁環(huán)境下的高可用，30天運行掉線率<0.03 %；

邊緣計算提前過濾無效數(shù)據(jù)，平臺側(cè)InfluxDB寫入壓力降低62 %；

統(tǒng)一的MQTT主題與JSON格式，為后續(xù)接入ERP、APS、AI質(zhì)檢系統(tǒng)打下數(shù)據(jù)基礎。

客戶已將成功經(jīng)驗復制到江蘇分廠（22臺住友SE-DU系列），并計劃2026年前完成全集團120臺注塑機100 %上云。捷米特INMA-WIFI4G-JM02注塑機數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關也因此成為其“標準數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關”指定型號。

（具體內(nèi)容配置過程及其他相關咨詢可聯(lián)系楊工。）

審核編輯 黃宇