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以完整无线解决方案为工厂生产线实现高效顺畅的AGV物料配送系统

2017/05/10

项目简介:
在产品制造过程中,生产节奏的顺畅度决定了工厂的整体生产效率,任何一道工位出现暂时停顿都会影响下一道工序的进度,严重时甚至会造成无法准时交货。为了维持一致性的生产节奏,原物料(或者是零组件、半成品)配送扮演着关键角色。但由于物料配送在生产流程中是频率高、耗时长且成本高的作业活动,因此近来已有不少工厂纷纷采用自动导引车(Automated Guided Vehicle, AGV),以这种自动化又可弹性调度的无人载具来搬运物料,藉此达到节省人力、提高反应时间与降低错误率的目标。

但对于导入新科技而言,工厂是个占地较广且相对较复杂的使用环境;而一套能于正确时间将正确物料自动送达正确工位的AGV物料配送系统也并非只是导入AGV即可,它还囊括了诸多软硬件整合技术。因此系统整合商除了自身的软件研发能力之外,还需选配适合的硬件产品,方能顺利完成系统开发并使系统发挥预期功效。

研华拥有拥有众多产品线可以一次性满足AGV物料配送系统开发商的多样需求,而WISE-4000无线I/O模块与WISE-5121工业无线AP两系列功能强大、易于整合的无线网络产品还能让系统整合商在环境严苛的工厂快速布建可靠的无线通信链接,从而确保系统可以顺畅地执行物料配送作业。

位于河南郑州高新技术开发区的某系统整合厂商致力于智慧工业应用之研发。成立至今,该公司自主开发出了工厂自动化管理、智能物流及仓储管理、园区AGV物流管理等多套系统,且已取得多项国际质量认证与软件发明专利。目前,该公司正在为传统工厂研发厂房内使用的AGV物料配送系统,藉此协助汽车组装厂与电器制造工厂等从人工拣料与搬运转型为自动化的物料配送管理。

由于这套自动化物料配送系统既得实现AGV物料搬运与配送,还要让工位上的作业员能通过按钮发出补料的请求,并且让AGV在电量不足时自行到充电站充电以及监控其充电状态。因此该公司需要一套能提供数据撷取、无线网络、串口转网口、车载计算机等等硬件产品的完整解决方案,如此才能同时实现工位叫料、自动配送与自主充电的智能应用。

此外,AGV物料配送系统必须在数百平方公尺的厂房内通过无线网络来传送各种数据,因此需要运用传输速率较快与涵盖范围较广的Wi-Fi技术来建置无线通讯连接。而且各种硬件产品在抗噪声干扰、数据正确性、网络稳定性等方面也要提供更好的防护机制以保障系统稳定运行。

系统概述:
研华的无线解决方案分成三大部份来满足此项目之需求。首先,以工业等级的无线APWISE-5121来搭建足以涵盖整座厂房的Wi-Fi网络;其次,于工位与AGV充电站均安装基于以太网络的无线I/O模块WISE-4050,藉此即能采集与传送工位缺料信息与AGV充电信息;第三部分则是为AGV配置串口设备服务器EKI-1361以便连接车上的PLC控制器并上传数据至系统,同时,依托精简型触控计算机TPC-1251T负责管理AGV的运行数据。

作为厂内无线网络通讯的核心,WISE-5121是一款符合IEEE 802.11b/g/n标准与IP66 防护等级的高性能微型基站,可为严苛的工业现场环境提供稳定可靠的无线通讯连接。其内置的定向双极化天线不仅能使无线信号传输得更远、覆盖面积更广,也省去额外安装外部天线的麻烦。采用私有隧道协议与支持加密技术则为网络传输提供了更强而有力的安全保障。

而WISE-4050则是研华针对物联网应用而推出的无线I/O模块。提供多个数字输入/输出通道,其兼具了数据撷取、处理、上传的功能,因此该项目只需在每个工位安装一个模块即能完成不同叫料按钮、开关、故障等信息的收集与传送,从而简化了系统架构。此外,WISE-4050还提供了自动滤波功能,可以通过设定信号范围来过滤噪声以免除采集信号受到干扰的问题。内置的闪存与时间戳能在网络断讯时暂存数据,并待网络复原时主动续传,藉此确保所收集数据的完整性与正确性。双重无线操作模式则让工程人员可直接通过移动装置连接WISE-4050,快速配置与诊断,让系统维护更加简便。

至于安装在AGV车上的两款硬件产品:EKI-1361能把RS-232/422/485的串口信号转换成无线以太网络信号,因此只要是提供串口的装置几乎都能通过它轻松地连上无线网络而无需编写特殊的驱动程序。而具备IP66防护等级并内建64G固态硬盘的TPC-1251T则提供了优异的抗震性与耐用性,可以满足工厂AGV类车载应用需要高稳定度之触控计算机需求。

项目实施:

系统架构图:

结论:
随着劳动力的短缺与劳动成本的增加,工厂急需导入更多自动化与智能化的应用以便解决人力不足与招工不易等问题。通过研华易于整合的完整无线解决方案,系统整合厂商可以更方便且快速地完成AGV物料配送系统开发,进而让制造工厂能早日导入可节省人力并提高生产效率的智能应用。   此外,研华的专业评估建议也让系统整合商从原本决定选用传输速率、涵盖范围与开放性都不足的Zigbee网络技术改为采用更适合工厂的Wi-Fi通讯,从而降低了系统开发风险,也让系统在范围广、环境复杂的厂房内能有稳定传输的无线网络。

此外,Wi-Fi的高度普及与兼容性也让现场管理人员可透过各种移动装置作为手持终端,进行现场端AGV的调度管理。由于此项目的系统整合厂商对研华的产品质量和专业技术与售后服务都非常满意,因此其第二阶段即将导入的远程监控管理与MES/ERP对接整合等新功能也将持续选用研华产品。

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