以完整無線解決方案為工廠生產(chǎn)線實現(xiàn)高效順暢的AGV物料配送系統(tǒng)
wuliu
研華科技
項目簡介：
在產(chǎn)品制造過程中，生產(chǎn)節(jié)奏的順暢度決定了工廠的整體生產(chǎn)效率，任何一道工位出現(xiàn)暫時停頓都會影響下一道工序的進(jìn)度，嚴(yán)重時甚至?xí)斐蔁o法準(zhǔn)時交貨。為了維持一致性的生產(chǎn)節(jié)奏，原物料（或者是零組件、半成品）配送扮演著關(guān)鍵角色。但由于物料配送在生產(chǎn)流程中是頻率高、耗時長且成本高的作業(yè)活動，因此近來已有不少工廠紛紛采用自動導(dǎo)引車（Automated Guided Vehicle, AGV），以這種自動化又可彈性調(diào)度的無人載具來搬運物料，藉此達(dá)到節(jié)省人力、提高反應(yīng)時間與降低錯誤率的目標(biāo)。
但對于導(dǎo)入新科技而言，工廠是個占地較廣且相對較復(fù)雜的使用環(huán)境；而一套能于正確時間將正確物料自動送達(dá)正確工位的AGV物料配送系統(tǒng)也并非只是導(dǎo)入AGV即可，它還囊括了諸多軟硬件整合技術(shù)。因此系統(tǒng)整合商除了自身的軟件研發(fā)能力之外，還需選配適合的硬件產(chǎn)品，方能順利完成系統(tǒng)開發(fā)并使系統(tǒng)發(fā)揮預(yù)期功效。
研華擁有擁有眾多產(chǎn)品線可以一次性滿足AGV物料配送系統(tǒng)開發(fā)商的多樣需求，而WISE-4000無線I/O模塊與WISE-5121工業(yè)無線AP兩系列功能強(qiáng)大、易于整合的無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品還能讓系統(tǒng)整合商在環(huán)境嚴(yán)苛的工廠快速布建可靠的無線通信鏈接，從而確保系統(tǒng)可以順暢地執(zhí)行物料配送作業(yè)。
系統(tǒng)需求：
位于河南鄭州高新技術(shù)開發(fā)區(qū)的某系統(tǒng)整合廠商致力于智慧工業(yè)應(yīng)用之研發(fā)。成立至今，該公司自主開發(fā)出了工廠自動化管理、智能物流及倉儲管理、園區(qū)AGV物流管理等多套系統(tǒng)，且已取得多項國際質(zhì)量認(rèn)證與軟件發(fā)明專利。目前，該公司正在為傳統(tǒng)工廠研發(fā)廠房內(nèi)使用的AGV物料配送系統(tǒng)，藉此協(xié)助汽車組裝廠與電器制造工廠等從人工揀料與搬運轉(zhuǎn)型為自動化的物料配送管理。
由于這套自動化物料配送系統(tǒng)既得實現(xiàn)AGV物料搬運與配送，還要讓工位上的作業(yè)員能通過按鈕發(fā)出補料的請求，并且讓AGV在電量不足時自行到充電站充電以及監(jiān)控其充電狀態(tài)。因此該公司需要一套能提供數(shù)據(jù)擷取、無線網(wǎng)絡(luò)、串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口、車載計算機(jī)等等硬件產(chǎn)品的完整解決方案，如此才能同時實現(xiàn)工位叫料、自動配送與自主充電的智能應(yīng)用。
此外，AGV物料配送系統(tǒng)必須在數(shù)百平方公尺的廠房內(nèi)通過無線網(wǎng)絡(luò)來傳送各種數(shù)據(jù)，因此需要運用傳輸速率較快與涵蓋范圍較廣的Wi-Fi技術(shù)來建置無線通訊連接。而且各種硬件產(chǎn)品在抗噪聲干擾、數(shù)據(jù)正確性、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性等方面也要提供更好的防護(hù)機(jī)制以保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
系統(tǒng)概述：
研華的無線解決方案分成三大部份來滿足此項目之需求。首先，以工業(yè)等級的無線APWISE-5121來搭建足以涵蓋整座廠房的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)；其次，于工位與AGV充電站均安裝基于以太網(wǎng)絡(luò)的無線I/O模塊WISE-4050，藉此即能采集與傳送工位缺料信息與AGV充電信息；第三部分則是為AGV配置串口設(shè)備服務(wù)器EKI-1361以便連接車上的PLC控制器并上傳數(shù)據(jù)至系統(tǒng)，同時，依托精簡型觸控計算機(jī)TPC-1251T負(fù)責(zé)管理AGV的運行數(shù)據(jù)。
作為廠內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)通訊的核心，WISE-5121是一款符合IEEE 802.11b/g/n標(biāo)準(zhǔn)與IP66 防護(hù)等級的高性能微型基站，可為嚴(yán)苛的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境提供穩(wěn)定可靠的無線通訊連接。其內(nèi)置的定向雙極化天線不僅能使無線信號傳輸?shù)酶h(yuǎn)、覆蓋面積更廣，也省去額外安裝外部天線的麻煩。采用私有隧道協(xié)議與支持加密技術(shù)則為網(wǎng)絡(luò)傳輸提供了更強(qiáng)而有力的安全保障。
而WISE-4050則是研華針對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而推出的無線I/O模塊。提供多個數(shù)字輸入/輸出通道，其兼具了數(shù)據(jù)擷取、處理、上傳的功能，因此該項目只需在每個工位安裝一個模塊即能完成不同叫料按鈕、開關(guān)、故障等信息的收集與傳送，從而簡化了系統(tǒng)架構(gòu)。此外，WISE-4050還提供了自動濾波功能，可以通過設(shè)定信號范圍來過濾噪聲以免除采集信號受到干擾的問題。內(nèi)置的閃存與時間戳能在網(wǎng)絡(luò)斷訊時暫存數(shù)據(jù)，并待網(wǎng)絡(luò)復(fù)原時主動續(xù)傳，藉此確保所收集數(shù)據(jù)的完整性與正確性。雙重?zé)o線操作模式則讓工程人員可直接通過移動裝置連接WISE-4050，快速配置與診斷，讓系統(tǒng)維護(hù)更加簡便。
至于安裝在AGV車上的兩款硬件產(chǎn)品：EKI-1361能把RS-232/422/485的串口信號轉(zhuǎn)換成無線以太網(wǎng)絡(luò)信號，因此只要是提供串口的裝置幾乎都能通過它輕松地連上無線網(wǎng)絡(luò)而無需編寫特殊的驅(qū)動程序。而具備IP66防護(hù)等級并內(nèi)建64G固態(tài)硬盤的TPC-1251T則提供了優(yōu)異的抗震性與耐用性，可以滿足工廠AGV類車載應(yīng)用需要高穩(wěn)定度之觸控計算機(jī)需求。
項目實施：
系統(tǒng)架構(gòu)圖：
結(jié)論：
隨著勞動力的短缺與勞動成本的增加，工廠急需導(dǎo)入更多自動化與智能化的應(yīng)用以便解決人力不足與招工不易等問題。通過研華易于整合的完整無線解決方案，系統(tǒng)整合廠商可以更方便且快速地完成AGV物料配送系統(tǒng)開發(fā)，進(jìn)而讓制造工廠能早日導(dǎo)入可節(jié)省人力并提高生產(chǎn)效率的智能應(yīng)用。 此外，研華的專業(yè)評估建議也讓系統(tǒng)整合商從原本決定選用傳輸速率、涵蓋范圍與開放性都不足的Zigbee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)改為采用更適合工廠的Wi-Fi通訊，從而降低了系統(tǒng)開發(fā)風(fēng)險，也讓系統(tǒng)在范圍廣、環(huán)境復(fù)雜的廠房內(nèi)能有穩(wěn)定傳輸?shù)臒o線網(wǎng)絡(luò)。
此外，Wi-Fi的高度普及與兼容性也讓現(xiàn)場管理人員可透過各種移動裝置作為手持終端，進(jìn)行現(xiàn)場端AGV的調(diào)度管理。由于此項目的系統(tǒng)整合廠商對研華的產(chǎn)品質(zhì)量和專業(yè)技術(shù)與售后服務(wù)都非常滿意，因此其第二階段即將導(dǎo)入的遠(yuǎn)程監(jiān)控管理與MES/ERP對接整合等新功能也將持續(xù)選用研華產(chǎn)品。
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