三菱 FX 系列 PLC + 深控 SK-PLC 网关计算 OEE 实操指南（含案例）

OEE（设备综合效率）= 可用率 × 性能率 × 良品率，核心是通过 PLC 采集基础信号，经网关边缘计算后上云可视化，兼顾实时性与云端负载优化。

一、方案架构与核心逻辑

1. 系统架构

现场层：三菱 FX 系列 PLC（FX3U/FX3G/FX5U）负责信号采集与基础计算；深控技术的 SK-PLC 协议网关（支持 MC/Modbus）负责协议转换、边缘计算与数据上送。

边缘层：深控SK-PLC网关完成数据清洗、OEE 三要素计算与异常告警，降低云端压力。

云端层：云平台（ThingsCloud / 金鸽云）实现可视化看板、趋势分析与远程监控。

2. 核心公式与寄存器规划

指标	公式	寄存器分配（FX3U 示例）	数据类型
可用率	运行时间 / (运行时间 + 停机时间) × 100%	D100（运行时间，s）、D102（停机时间，s）、D104（可用率，%）	32 位浮点数
性能率	(总产量 × 理想节拍) / 运行时间 × 100%	D106（总产量，件）、D108（理想节拍，s / 件）、D110（性能率，%）	32 位浮点数
良品率	合格品数 / 总产量 × 100%	D112（合格品数，件）、D114（良品率，%）	32 位浮点数
OEE	可用率 × 性能率 × 良品率	D116（OEE，%）	32 位浮点数
信号采集	运行状态（X0）、产量脉冲（C0）、良品信号（X1）	M0（运行标志）、C0（高速计数器）、M10（良品标志）	布尔 / 计数器

二、硬件与网络配置

1. 硬件清单

设备	规格	用途
三菱 FX3U PLC	带 RS485 / 以太网口	信号采集、逻辑控制
深控 SK-PLC 网关	支持 MC 协议、4G/WiFi/ 以太网	协议转换、边缘计算
通讯线	RS485 交叉线（网关 2→PLC3、3→PLC2）	串口连接；或以太网直连
电源	24V DC	网关与 PLC 供电

2. 物理连接

串口连接：PLC 编程口→RS485 转换器→网关 RS485 口，线序严格对应。

以太网连接：网关 LAN 口与 PLC 以太网模块同网段（如 PLC 192.168.1.100，网关 192.168.1.1）。

三、PLC 程序编写（GX Works3）

1. I/O 与软元件定义

输入：X0（设备运行启动）、X1（良品检测）、X2（故障停机）

输出：Y0（运行指示灯）

软元件：M0（运行标志）、C0（高速计数器，累计总产量）、D0-D9（中间变量）、D100-D116（OEE 指标寄存器）

2. 核心梯形图逻辑

（1）运行状态与时间累计

// 运行标志置位/复位 |----[X0]----|----(SET M0)----| // 启动运行 |----[X2]----|----(RST M0)----| // 故障停机复位 // 运行时间累计（1s/次） |----[M0]----[T0 K1]----[INC D100]----| // D100=运行时间（s） // 停机时间累计（故障时） |----[X2]----[T1 K1]----[INC D102]----| // D102=停机时间（s）

（2）产量与良品计数

// 总产量累计（高速计数器，假设脉冲输入X10） |----[X10]----[C0 INC]----| // C0=总产量（件） // 合格品计数（X1为良品信号） |----[M0]----[X1]----[INC D112]----| // D112=合格品数（件）

（3）OEE 三要素计算（1 分钟周期）

（4）OEE 最终计算

|----[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. 程序下载与测试

连接 PLC 与电脑，下载程序后监控运行状态，验证 D100、C0、D112 等寄存器数据变化是否符合预期。

四、深控 SK-PLC 网关配置

1. 网关登录与网络设置

浏览器访问网关默认 IP（如 192.168.1.100），输入账号密码登录。

配置网络：选择以太网 / 4G/WiFi，连接工厂局域网或公网，确保可访问云平台。

2. 三菱 PLC 协议配置

协议选择：三菱 FX 系列（MC 协议），串口参数匹配 PLC（波特率 9600、数据位 7、校验位偶校验、停止位 1）；以太网则填写 PLC IP 与端口（默认 5006）。

设备连接测试：点击 “测试连接”，显示 “连接成功” 后进入下一步。

3. 数据点位映射（核心）

通过SK-PLC网关拖拽式界面，将 PLC 寄存器与业务标签映射，无需手动配置点表：

业务标签	PLC 寄存器	数据类型	采集周期	描述
RunStatus	M0	布尔	1s	设备运行状态
TotalCount	C0	32 位整数	1s	总产量
GoodCount	D112	32 位整数	1s	合格品数
RunTime	D100	32 位浮点数	1s	运行时间（s）
DownTime	D102	32 位浮点数	1s	停机时间（s）
IdealCycle	D108	32 位浮点数	固定	理想节拍（s / 件）
Availability	D104	32 位浮点数	1min	可用率（%）
Performance	D110	32 位浮点数	1min	性能率（%）
Quality	D114	32 位浮点数	1min	良品率（%）
OEE	D116	32 位浮点数	1min	设备综合效率（%）

4. 边缘计算规则配置

在网关 “边缘计算” 模块，配置 OEE 三要素与最终 OEE 计算逻辑（与 PLC 程序一致，作为冗余备份）：

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

告警规则：OEE＜85% 时推送告警至手机 APP。

5. 云平台对接

配置 MQTT 参数：云平台地址、端口、客户端 ID、主题（如/oee/fx3u/device01）。

数据上报：选择 “变化上报 + 周期上报”，周期 1s，减少带宽占用。

五、实战案例：汽车零部件冲压机 OEE 优化

1. 现场背景

某汽车零部件厂冲压机（FX3U PLC）存在三大问题：停机时间统计不准、性能损失未量化、良品率统计滞后，OEE 长期低于 70%。通过本方案实现实时监控与优化。

2. 实施过程

硬件部署：按前文连接 PLC 与网关，配置以太网同网段，网络稳定。

PLC 编程：完成运行 / 停机时间、产量、良品计数与 OEE 计算，下载后测试数据准确。

网关配置：映射 10 个核心点位，配置边缘计算与告警规则，对接工厂云平台。

联调测试：连续运行 24 小时，验证数据一致性（PLC 与网关 OEE 差值≤0.5%）。

3. 实施效果

指标	实施前	实施后	提升幅度
OEE	68%	89%	+21%
故障响应时间	4 小时	30 分钟	-87.5%
年维护成本	45 万元	27 万元	-40%
不良率	3.2%	0.8%	-75%

4. 关键优化点

边缘计算减少云端负载，数据刷新频率从 5 分钟提升至 1 秒。

自动识别换型时间（如模具更换），计入停机时间，可用率提升 12%。

性能率监控发现伺服电机速度波动，调整参数后性能率提升 8%。

六、常见问题与解决方案

问题	原因	解决方案
网关无法连接 PLC	串口参数不匹配 / 以太网 IP 错误	核对 PLC 通讯参数，确保同网段，关闭 PLC 防火墙
OEE 数据波动大	信号干扰 / 采集周期过长	输入信号加滤波（如 TON 延时），采集周期设为 1s
除零错误	运行时间 / 总产量为 0	PLC 与网关均增加除零判断，置指标为 0
云平台数据延迟	网络带宽不足 / 上报频率过高	启用变化上报，压缩 JSON payload

七、总结与拓展

本方案通过 “PLC 现场采集 + 网关边缘计算 + 云平台可视化” 实现 OEE 精准监控，核心优势是不需要点表快速部署、边缘计算降本、数据实时性强。后续可拓展：

接入 MES 系统，实现生产数据闭环管理。

结合 AI 算法，预测设备故障，进一步提升 OEE。

多台 PLC 组网，实现产线整体 OEE 监控与优化。

审核编辑 黄宇