车间数据大屏

一、设备简介

车间数据大屏是数字化车间最容易落地、最容易产生管理价值的一环。它把分散在多条产线、多台设备上的生产数据实时汇总到:

• 车间大屏 (通常 55~86 寸, 班前会 / 巡视);
• 管理办公室屏 (计划员 / 工段长);
• 厂长 / 董事长手机 (移动端简化版);
• 集团总部大屏 (多分厂对标);
• 代工客户浏览器 (受限账号远程看厂)。

一份数据, 多终端同步投放, 延时 < 500ms (本厂) / < 2s (跨厂广域网)。Darra 方案所有终端授权免费, 10 设备 + 3 大屏 典型配置成本 ¥6~8 万, 部署周期 2~7 天。

Darra 在这里承担 L1-L2 的数据采集与可视化: 它把所采集设备的状态/产量/单设备 OEE 等数据汇总展示, 并通过 OPC UA/REST 向上层 MES/BI 暴露。跨产线、多分厂的排产、工单管理、跨线 OEE 对标分析等属于上层 MES/BI 职责, Darra 不实现这些业务逻辑, 大屏上看到的此类数据来自上层系统。

二、项目模块组成

模块	职责	载体
边缘采集服务	多协议 (Modbus / S7 / MC / OPC UA / EtherCAT / MQTT) 并发采集多台 PLC	Darra Runtime
设备建模	车间 → 产线 → 工位 → 设备 四级树, 标准属性 (状态 / 计数 / OEE)	Device Model
时序库	热数据 30 天 + 冷数据 1 年, 自动滚动归档	InfluxDB / TSDB
OEE 计算引擎	可用率 / 性能率 / 合格率三要素班次滚动	OEE FB
HMI 页面	首页 / OEE / 工单 / 状态矩阵 / 节拍 / 能耗 / 报警墙 / 质量 / 多厂对比	HMI Designer
多终端投放	大屏 / 办公室 / 手机 / 浏览器 / 投影仪 一份设计多分辨率	HMI Runtime
DarraSync	跨厂 / 跨地同屏 + 双向数据同步	Sync Service
推送网关	报警走 钉钉 / 企微 / 短信 / 邮件	Alarm Gateway
信息化对接	DarraIPC SDK + OPC UA + REST API + MQTT	IPC Service
权限系统	角色 / 页面 / 点位多级权限, 班次切换自动清零	ACL

三、机械装配架构 (网络布局)

布局要点:

1. 边缘服务器 放在车间控制室, 集中接入所有 PLC / 机器人 / 电表;
2. 各大屏独立小主机 (mini PC), 开机自启 Web 浏览器全屏, 指向边缘服务器;
3. 办公室 / 手机 通过公司内网直接访问, 无需买 Client 授权;
4. 跨厂 通过 DarraSync 走加密专线或公网 TLS, 聚合到云中继;
5. 客户端受限账号 (代工客户远程看厂) 在权限层控制可见页面与点位。

四、程序架构

大屏相关 FB 清单

FB 名	输入	输出	说明
FB_MultiProtocolCollect	DeviceList / ProtocolList	DataSet	多协议并发采集
FB_TSDBWrite	PointId / Value / Timestamp	Done	时序库写入
FB_OEECalculator	PlannedTime / RunTime / IdealCycle / Good / Total	A / P / Q / OEE	三要素
FB_ShiftManager	ShiftDef	CurrentShift / ShiftChanged	班次切换
FB_AlarmEngine	PointId / UpperLimit / LowerLimit	AlarmSet[]	阈值报警
FB_AlarmPush	AlarmSet / Channels	PushCount	报警推送
FB_DarraSync	Channel / Data / ToNodeList	Done	跨站同步
FB_DarraIPC	ServiceName / Request	Response	第三方 SDK 入口
FB_HMIBridge	PageId / DataSet	BindingMap	页面数据绑定

五、硬件 BOM (国产优先)

类别	设备	型号 / 规格	数量	单价 (¥)	小计 (¥)
边缘服务器	工控机	研华 IPC-610 / i5-12400 / 32GB / 1TB NVMe	1	7,500	7,500
车间大屏	55 寸商显	海信 XT536 / 4K / 哑光	1	4,500	4,500
车间大屏 (高端)	65 寸商显	海信 XT536 / 4K	1	6,500	6,500
办公室大屏	43 寸商显	创维 43G31	1	2,500	2,500
大屏主机	mini PC	零刻 SER5 / AMD 5560U / 16GB	3	2,300	6,900
总部大屏	86 寸会议屏	海信 M86Pro	1	12,000	12,000
交换机	千兆	华为 S5720 16 口	1	3,800	3,800
无线 AP	Wi-Fi 6 吸顶	锐捷 RG-AP840	2	1,200	2,400
HDMI 延长器	HDMI over IP 4K	按需	2	800	1,600
UPS	在线式	山特 C1K	1	1,500	1,500
电表	导轨式	威胜 DTSD341 / Modbus	4	600	2,400
机柜 + 线缆	网络机柜 + 六类线		1	3,000	3,000
软件	Darra Runtime 授权	永久 + 1 年升级	1	9,800	9,800
合计 (车间 + 办公 + 总部)					¥64,400

多终端 (手机 / 平板 / 浏览器) 授权全部免费。

六、IO 模块配置

6.1 采集协议与设备清单

设备	协议	接口	采集点数	周期
冲压线 PLC	Modbus TCP	以太网	120	500ms
装配线 PLC	S7 (西门子)	以太网	200	500ms
包装线 PLC	OPC UA	以太网	180	1s
Darra Robot	Runtime 内部	共享内存	60	100ms
机加中心 CNC	MC (三菱)	以太网	80	1s
总 / 分电表	Modbus RTU	RS485 → 串口服务器	40	1min
温湿度传感器	MQTT	无线 → 网关	30	10s
AGV 车队	Darra 内部	以太网	50	200ms

合计: 760 采集点, 单边缘服务器轻松支撑 (设计容量 2 万点)。

6.2 点表配置 (Excel 模板示例)

DeviceId	PointName	Protocol	Address	DataType	ScanRate	Unit	UpperLimit	LowerLimit
PLC1	Stamp_Count	Modbus	40001	DINT	500	次	-	-
PLC1	Stamp_Status	Modbus	40010	INT	500	枚举	-	-
PLC1	Stamp_Pressure	Modbus	40020	REAL	500	MPa	200	50
PLC2	Assy_Cycle	S7	DB1.DBD0	REAL	500	s	15	8
CNC1	Spindle_Load	MC	D100	REAL	1000	%	90	-
METER_1	Power_Total	Modbus	40100	REAL	60000	kW	-	-

点表导入 IDE 设备向导, 一键批量建立设备模型, 不用手写代码。

6.3 绑定大屏页面操作流程 (IDE 内)

1. 设备向导 → 导入点表 → 建立 760 个点位对象;
2. 设备建模: 按车间→产线→工位→设备四级树组织, 每设备自动继承 "状态 / 计数器 / 节拍 / OEE" 标准属性;
3. OEE 配置: 每产线定义班次 / 理论节拍 / 合格规则 / 计划停机窗口, 系统自动计算 A/P/Q;
4. HMI 页面: 打开 HMI Designer, 从左侧控件库拖拽仪表盘 / 状态矩阵 / 趋势图 → 右侧属性面板绑定到设备属性或点位;
5. 多屏发布: 每块大屏绑定独立页面 + 分辨率模板 (1080P / 4K / 32:9 超宽), 服务端推送, 客户端自适应;
6. 多地同步: DarraSync 配置 "本厂 → 云中继 → 总部" 单向 / 双向, 同步周期 1s;
7. 权限 + 班次: 分角色 (操作工 / 班长 / 厂长 / 董事长) 分配页面, 班次切换自动清零当日累计;
8. 报警阈值: 对关键点位 (压力 / 节拍 / 温度) 设上下限, 超限滚入报警墙 + 推送到钉钉 / 企微。

七、核心数据结构

7.1 设备状态 UDT

TYPE UDT_Device :
STRUCT
    sId           : STRING[32];        // 唯一设备 ID
    sName         : STRING[64];
    sLine         : STRING[32];        // 所属产线
    eState        : E_DeviceState;     // Running/Idle/Down/Alarm
    nProduced     : DINT;              // 累计产量
    nGood         : DINT;              // 合格数
    nReject       : DINT;
    rCycleSec     : REAL;              // 当前节拍
    rIdealCycle   : REAL;              // 理论节拍
    tLastChange   : LTIME;
    nAlarmLevel   : INT;
END_STRUCT
END_TYPE

7.2 OEE UDT

TYPE UDT_OEE :
STRUCT
    sLine         : STRING[32];
    sShift        : STRING[16];        // Day/Night/Weekend
    tShiftStart   : LTIME;
    tShiftEnd     : LTIME;
    rPlannedTime  : REAL;              // 计划工时 (min)
    rRunTime      : REAL;              // 实际运行 (min)
    rAvailability : REAL;              // A = Run / Planned
    rPerformance  : REAL;              // P = (Ideal × Produced) / Run
    rQuality      : REAL;              // Q = Good / Total
    rOEE          : REAL;              // A × P × Q
    nProduced     : DINT;
    nGood         : DINT;
    aDownReasons  : ARRAY[0..9] OF UDT_Downtime;
END_STRUCT
END_TYPE

TYPE UDT_Downtime :
STRUCT
    sReason     : STRING[64];
    rMinutes    : REAL;
    tStart      : LTIME;
END_STRUCT
END_TYPE

7.3 工单 UDT

TYPE UDT_WorkOrder :
STRUCT
    sOrderNo     : STRING[32];
    sLine        : STRING[32];
    sProductCode : STRING[32];
    nTargetQty   : DINT;
    nCurrentQty  : DINT;
    tPlannedStart: LTIME;
    tActualStart : LTIME;
    tPlannedEnd  : LTIME;
    rProgress    : REAL;
    eStatus      : E_OrderStatus;   // Planned/Running/Paused/Done
END_STRUCT
END_TYPE

7.4 报警 UDT

TYPE UDT_Alarm :
STRUCT
    sId           : STRING[32];
    sPoint        : STRING[64];
    sMessage      : STRING[256];
    nLevel        : INT;            // 1=Info 2=Warn 3=Error 4=Critical
    tRaised       : LTIME;
    tAckAt        : LTIME;
    sAckBy        : STRING[32];
    bClosed       : BOOL;
END_STRUCT
END_TYPE

7.5 全局变量

VAR_GLOBAL
    G_Devices   : ARRAY[0..63] OF UDT_Device;
    G_OEE       : ARRAY[0..15] OF UDT_OEE;     // 每产线一份
    G_Orders    : ARRAY[0..99] OF UDT_WorkOrder;
    G_Alarms    : ARRAY[0..199] OF UDT_Alarm;  // 活动报警
    G_Shift     : STRING[16];
    G_ShiftIdx  : INT;                          // 0=Day 1=Night
END_VAR

八、核心程序代码

8.1 FB_MultiProtocolCollect (多 PLC 并发采集)

FUNCTION_BLOCK FB_MultiProtocolCollect
VAR
    fbModbus : ARRAY[1..16] OF FB_ModbusClient;
    fbS7     : ARRAY[1..8] OF FB_S7Client;
    fbOPC    : ARRAY[1..8] OF FB_OPCUAClient;
    i        : INT;
END_VAR

// 并发从 N 个 PLC 批量读寄存器
FOR i := 1 TO N_MODBUS_DEVICES DO
    fbModbus[i](
        Host      := G_ModbusCfg[i].sHost,
        Port      := G_ModbusCfg[i].nPort,
        AddrList  := G_ModbusCfg[i].aAddr,
        Execute   := TRUE
    );
    IF fbModbus[i].Done THEN
        // 写入设备模型
        MapToDeviceModel(fbModbus[i].Result, G_Devices);
    END_IF;
END_FOR;

// 同理 S7 / OPC UA

8.2 FB_OEECalculator (班次滚动 OEE, 多 PLC 汇总)

FUNCTION_BLOCK FB_OEECalculator
VAR_INPUT
    LineIdx : INT;
END_VAR
VAR
    rIdeal, rTotalTime, rRunTime : REAL;
    rGood, rAll : REAL;
END_VAR

// 计划工时 = 班次时长 - 计划停机
rTotalTime := LTIME_TO_REAL(G_OEE[LineIdx].tShiftEnd - G_OEE[LineIdx].tShiftStart);
G_OEE[LineIdx].rPlannedTime := rTotalTime - PlannedDowntime(LineIdx);

// 累计运行时间 (从设备状态)
rRunTime := AccumulatedRunTime(LineIdx);
G_OEE[LineIdx].rRunTime := rRunTime;

// A = 可用率
IF G_OEE[LineIdx].rPlannedTime > 0.0 THEN
    G_OEE[LineIdx].rAvailability :=
        G_OEE[LineIdx].rRunTime / G_OEE[LineIdx].rPlannedTime;
END_IF;

// P = 性能率 = 理论节拍 × 产量 / 运行时间
rIdeal := G_OEE[LineIdx].aIdealCycle[0];
IF rRunTime > 0.0 THEN
    G_OEE[LineIdx].rPerformance :=
        (rIdeal * INT_TO_REAL(G_OEE[LineIdx].nProduced)) / (rRunTime * 60.0);
END_IF;

// Q = 合格率
rAll := INT_TO_REAL(G_OEE[LineIdx].nProduced);
rGood := INT_TO_REAL(G_OEE[LineIdx].nGood);
IF rAll > 0.0 THEN
    G_OEE[LineIdx].rQuality := rGood / rAll;
END_IF;

// OEE
G_OEE[LineIdx].rOEE := G_OEE[LineIdx].rAvailability
                    * G_OEE[LineIdx].rPerformance
                    * G_OEE[LineIdx].rQuality;

8.3 FB_ShiftManager (班次切换自动清零)

FUNCTION_BLOCK FB_ShiftManager
VAR
    tNow : LTIME;
    nHour : INT;
    sNewShift : STRING[16];
END_VAR

tNow := LTIME();
nHour := GetHour(tNow);

IF nHour >= 8 AND nHour < 20 THEN sNewShift := 'Day';
ELSE sNewShift := 'Night';
END_IF;

IF sNewShift <> G_Shift THEN
    // 班次切换: 归档当前班, 开新班
    ArchiveShift(G_OEE);

    FOR i := 0 TO 15 DO
        G_OEE[i].sShift := sNewShift;
        G_OEE[i].tShiftStart := tNow;
        G_OEE[i].rRunTime := 0.0;
        G_OEE[i].nProduced := 0;
        G_OEE[i].nGood := 0;
    END_FOR;

    G_Shift := sNewShift;
END_IF;

8.4 FB_DarraSync (跨厂同屏)

FUNCTION_BLOCK FB_DarraSync
VAR
    fbPush : FB_Sync_Push;
    i : INT;
END_VAR

// 每 1s 推送关键数据到云中继
fbPush(
    Channel    := 'Factory_Hangzhou',
    Data       := G_OEE,
    ToNodeList := ['HQ', 'BossMobile'],
    Encrypt    := TRUE,
    Execute    := TRUE
);

IF fbPush.Error THEN
    // 断网缓存
    LocalBuffer_Append(G_OEE);
END_IF;

// 断网恢复后自动补传
IF NET_Reconnected THEN
    LocalBuffer_Flush();
END_IF;

8.5 FB_AlarmEngine + FB_AlarmPush (大屏报警墙 + 多渠道推送)

FUNCTION_BLOCK FB_AlarmEngine
VAR
    i : INT;
    fbPush : FB_AlarmPush;
END_VAR

FOR i := 0 TO N_POINTS - 1 DO
    IF G_Points[i].rValue > G_Points[i].rUpperLimit
       OR G_Points[i].rValue < G_Points[i].rLowerLimit THEN

        IF NOT AlreadyRaised(G_Points[i].sId) THEN
            RaiseAlarm(
                sId := G_Points[i].sId,
                sMsg := G_Points[i].sName + ' 超限 (' + REAL_TO_STRING(G_Points[i].rValue) + ')',
                nLevel := 3
            );

            fbPush(
                Alarm    := Last_Alarm,
                Channels := ['DingTalk', 'WeCom', 'SMS', 'Email'],
                Execute  := TRUE
            );
        END_IF;

    END_IF;
END_FOR;

8.6 FB_DarraIPC (对外 SDK 接入)

FUNCTION_BLOCK FB_DarraIPC
VAR
    fbHandler : FB_IPC_RequestHandler;
END_VAR

// 第三方 BI / MES 通过 DarraIPC SDK 请求数据
fbHandler(
    Service := 'ReadOEE',
    OnRequest := TRUE
);

IF fbHandler.NewRequest THEN
    CASE fbHandler.Method OF
        'GetOEE':
            fbHandler.Reply := JSON_Serialize(G_OEE[fbHandler.Arg_Int]);
        'GetDevice':
            fbHandler.Reply := JSON_Serialize(G_Devices[fbHandler.Arg_Int]);
        'GetAlarms':
            fbHandler.Reply := JSON_Serialize(G_Alarms);
    END_CASE;
    fbHandler.Send();
END_IF;

九、运行与调试

9.1 首次部署流程

1. 边缘服务器安装: 研华工控机装 Windows Server + Darra Runtime;
2. 网络连通: 边缘 IP 固定 / 各 PLC IP 段互通 / 大屏 mini PC 同网段;
3. 设备向导: Excel 导入 760 点位 → 一键建立 8 个设备模型;
4. OEE 配置: 16 条产线按实际排班填 JSON → 保存;
5. HMI 页面设计: HMI Designer 拖拽 → 各页面绑定数据 → 保存;
6. 多终端发布: 给每块大屏 / 每个浏览器 分配一个 URL, mini PC 开机自启全屏浏览器;
7. DarraSync: 配置云中继 → 总部大屏注册 → 获取 token;
8. 报警推送: 钉钉 / 企微 Webhook 填好 → 阈值测试;
9. 权限: 操作工 / 班长 / 厂长 / 集团领导 4 级角色 → 分配页面;
10. 试运行: 上线 24 小时观察数据是否完整、OEE 是否合理、跨厂同步是否正常。

9.2 常见故障排查

现象	排查点
大屏帧率低	GPU 驱动 / 刷新周期 / 趋势图点数 / 粒子特效
多厂品牌 PLC 接不进	协议选择 / IP 连通 / 寄存器地址格式
班次切换产量未清零	FB_ShiftManager 时间判定 / 时区
断网大屏仍显示旧数据	本地缓存策略 / 是否配置离线模式
跨厂同屏延时 >5s	网络 RTT / 同步周期 / 云中继负载
OEE 偏高 (>100%)	理论节拍设太慢 / 计划停机配置错
钉钉收不到报警	Webhook URL / 签名 / 频率限制

9.3 日常运维

• 每天: 巡检边缘服务器磁盘占用 (时序库);
• 每周: 查看错报告警, 调整阈值;
• 每月: 导出 OEE / 产量 / 能耗 报表发管理层;
• 每季度: 备份工程与时序库冷数据。

十、Darra 功能对照表

需求	Darra 功能
多 PLC 品牌统一接入	内置 Modbus / S7 / MC / OPC UA / MQTT / EtherCAT
OEE 实时计算	FB_OEECalculator + 班次滚动
多地同屏 (本厂 + 总部 + 手机)	DarraSync + 多终端免费授权
大屏专业控件	HMI Designer (50+ 基础 / 20+ 图表 / 30+ 工业)
报警墙 + 多渠道推送	FB_AlarmEngine + DingTalk/WeCom/SMS/Email
3D 车间鸟瞰	内置 3D 部件 + URDF 设备模型
AI 看板生成	自然语言描述 → AI 生成页面
第三方 BI / MES 对接	DarraIPC + OPC UA + REST API
工单进度跟踪	UDT_WorkOrder + 大屏绑定
能耗监控	电表采集 + 峰谷分析
多班次对比	时序库归档 + 历史对比页
客户远程看厂	权限限制 + 浏览器访问
断网缓存补传	LocalBuffer + NetReconnect
无终端授权费	大屏 / 手机 / Web 全免费

十一、项目总结

成果指标

• 采集容量: 760 点 / 8 设备 (单边缘服务器), 设计 2 万点;
• 大屏刷新: 1Hz (关键数值 2Hz), WebGL 硬件加速 60FPS;
• 多屏延时: 本厂 < 500ms / 跨厂 < 2s (专线) / < 5s (公网 VPN);
• OEE 目标达成: 实施后某客户厂 OEE 从 62% 提升到 78%;
• 单厂成本: ¥6~8 万 (3 大屏 + 边缘 + 授权), 比传统 SCADA 省 60%+;
• 部署周期: 2~7 天 vs 传统 1~3 月;
• 授权节省: 10 终端原 Client 授权 ¥3~10 万, Darra 全免。

适配场景延伸

• 离散制造车间 (冲压 / 注塑 / 机加 / 焊装 / 装配);
• 流程工业 (食品饮料灌装 / 包装 / 涂装);
• SMT 电子车间;
• 立体仓库 / 物流中心 (AGV 调度 + 库位);
• 能源管控 (空压机 / 冷水机 / 照明);
• 安灯系统 (Andon) 可视化;
• 集团多厂对标;
• 代工客户远程看厂。

扩展方向

• AI 异常检测: 对趋势图做自动异常识别, 不用人工设阈值;
• 语音播报: 关键报警自动语音播报到车间广播;
• 数字孪生联动: 3D 车间鸟瞰加入实时动作, 配合数字孪生案例;
• 指标可视化: 大屏汇总展示上层 MES/APS 下发的排产与工单进度 (排产、插单决策由上层 MES/APS 负责, Darra 只做数据采集与展示);
• GIS 地图接入: 物流 / 多厂大屏用高德 / 百度地图底图;
• PDF 自动日报: 班后自动生成 PDF 日报推送到邮箱, 替代 Excel 手工汇总;
• 移动办公联动: 报警处理结果回写飞书 / 钉钉审批流。

Darra 让 "车间数据大屏" 从 SCADA 项目的高成本高门槛, 变成人人可快速搭建的标准交付物, 多地同屏 是 Darra 最具代表性的差异化能力。