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工廠改造

一、什么是產線智能管理系統?

傳統制造業的生存和發展離不開生產,因此,如何智能化地高效管理生產線,是企業管理者必須考慮的問題。生產線智能化管理系統可采用RFID卡、無線終端設備(采用ZigBee??椋?、ZigBee串口服務器(ZBCOM-300IE)、LED顯示屏和PC機組成,能使企業管理層實時掌握生產線的運轉狀態。

管理系統主要有兩個部分組成:以RFID卡為核心的信息采集系統、和以ZigBee無線通信為核心的信息傳輸系統。

1、信息采集系統

FID技術,又稱無線射頻識別,是一種通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據的通信技術,其通信過程無需在識別系統與特定目標間建立機械或光學接觸。目前在傳統的離散生產制造行業中,相對被廣泛使用的條碼技術而言 ,RFID技術可遠距離讀寫 ,能在高速移動的狀態下讀寫并存儲大量的數據,可穿透性讀寫,能在惡劣的環境下使用。

采集系統先通過RFID卡捆綁上生產車間的半成品和車間工人的識別碼,工人每做完一道工序就讀取RFID卡上的信息錄入系統,能夠對每一批貨物的進度、流向進行實時的監控。

圖 1生產線智能化管理

圖 2 信息采集系統流程圖

2、信息傳輸系統

信息傳輸系統由ZigBee終端節點??楹圖釁鰨ㄍ兀┝礁黿巧槌?,每個工位上都設有一個ZigBee無線終端,一個集中器連接50~100個終端節點,可以將工位上的運行狀態等信息實時傳輸到后臺服務器。集中器和后臺可通過RS-232或以太網連接。

在后臺控制室管理者可通過PC與服務器相連,進而判斷在生產品的完成情況及各個工位的運轉情況,系統流程圖如下圖所示。

圖 3ZigBee信息傳輸系統

信息傳輸系統無線化的優勢在于:可以省去工廠前期布線的繁雜和后期維護的麻煩,節約線材成本;實時統計工人的產量、效率、計件工資、貨物跟蹤、品質監控和貨期把控,輕松實現可視化生產、智能化管理,從而提高產品質量與生產效益。

二、工廠智能化改造

目前德國主要工業領域中44%的企業已采用“工業4.0”相關的生產和技術模式。國內不斷有越來越多的制造企業、工廠向該方向進軍,這充分說明工業4.0已經從一個概念變成了現實。

圖4 智能工廠模型

但我們知道,目前ZigBee很多采用類似ZigBeePro、Home Automation、Smart Enengy,但在組網過程中均容易出現節點掉線現象,且通信效率較低、支持的節點數量少等,針對這些情況,致遠電子專門針對對這些參數有較高要求的應用,開發出了一套工業應用快速組網通訊協議——FastZigBee,該協議的主要特點是支持更多節點數量,攻克ZigBee節點掉線現象,使用方便、靈活,而且效率高,適合各種類型的組網功能。同時實現零門檻的ZigBee組網使用。

傳統ZigBee協議:了解ZigBee協議、基于第三方庫編程開發、測試網絡健壯性及穩定性并反復調試、規劃應用網絡、啟動等待組網、實現ZigBee通訊;

FastZigBee協議:黑匣子,軟件配置,布網,實現ZigBee組網通訊。

圖5 ZigBee協議的對比

傳統的ZigBee通訊協議節點類型分為3種:協調器、路由器、終端節點。用戶自行開發需從ZigBee的底層通訊機制到用戶API全方位的了解掌握,并且由于無線協議的復雜性和無線實驗平臺環境搭建的高額成本,導致超過50%的用戶存在ZigBee通訊的隱性問題。

圖6 ZigBee的拓撲結構

下面我們來看看,ZigBee目前使用最多的網絡通訊,如點對點通訊、主從模式(一點對多點)通訊、組網通訊。這三種通訊是目前ZigBee使用較為普遍,也是相對簡單的網絡。 傳統ZigBee通訊協議,應對這些網絡需要進行角色分配,設置相對麻煩,組網時間慢,通訊效率不高等確定,且應用不靈活。

而FastZigBee則能輕松應對這些網絡,給予客戶良好的用戶體驗,同時FastZigBee也同樣滿足ZigBee的布網規范。

1、如圖 7所示,只需將A、B兩點的目標節點地址相互指向,即可實現A、B兩點之間數據透傳。設置可使用配套的FastZigBee配置軟件,打開串口-獲取信息-修改配置,即可輕松完成配置。

圖 7 點對點通訊示意圖

2、如圖 8所示,主從模式(一點對多點)通訊,只需將B、C、D等從機節點的目標節點地址指向主節點A,同時A設置成廣播,或者用一條切換目標地址(無須重啟)指令,即可實現A-B、C、D等節點的多點數據透傳。同理設置只用使用配套的FastZigBee配置軟件即可。

圖 8 主從模式(一點對多點)通訊示意圖

3、如圖 9所示,當主從節點的距離無法直接通訊時,只需將兩點距離中一個節點(如C點)設置成路由模式,則能完成數據轉發,其他所有設置均和第2點的設置一樣。

圖 9 組網轉發示意圖

4、由以上三種基本網絡,拓展出更復雜的網絡,如下圖10所示,多級組網通訊。FastZigBee協議應對該網絡同樣也是得心應手,使用方式完全和第3點的設置一樣,只需將鏈路中無法達到的距離中間,找個節點,設置成路由模式即可。FastZigBee最大支持10級路由轉發,單級路由最大2.5KM,能夠滿足絕大部分的網絡。

圖 10 多級組網通訊示意圖

FastZigBee已在眾多的MES系統硬件中運用,為智能制造提供穩定可靠的組網通訊方案。

三、相關產品

1、RFID讀寫卡???/p>

2、ZigBee透傳???/p>

3、ZigBee網關