泓格 工廠自動(dòng)化應(yīng)用- 設(shè)備機(jī)群狀態(tài)監(jiān)控

設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)，是在物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)下，被提出與應(yīng)用。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，設(shè)備聯(lián)網(wǎng)定義為：各種設(shè)備之間可通過(guò)各種通訊手段連上因特網(wǎng)，使其能在某一特定情境下，進(jìn)行互相聯(lián)結(jié)，進(jìn)而達(dá)到自動(dòng)化、智能化監(jiān)控的目的。

在制造工業(yè)環(huán)境中，生產(chǎn)、制造、加工、半導(dǎo)體等行業(yè)為了了解設(shè)備機(jī)臺(tái)的運(yùn)行狀態(tài)，均會(huì)采用三色燈、蜂鳴器做為機(jī)臺(tái)狀態(tài)的指示，一旦機(jī)臺(tái)發(fā)生狀況或者警報(bào)，現(xiàn)場(chǎng)人員得以藉由燈號(hào)狀態(tài)了解設(shè)備狀態(tài)，進(jìn)而追蹤或者維修。

但工廠為了因應(yīng)產(chǎn)量的需求，機(jī)臺(tái)產(chǎn)線不斷地?cái)U(kuò)張，機(jī)群不斷的增加，現(xiàn)場(chǎng)人力需求隨之提高，且現(xiàn)場(chǎng)人員因需奔波廠區(qū)，效率隨著產(chǎn)線的擴(kuò)張而降低。漸漸的，人力監(jiān)管已逐漸無(wú)法滿足用戶的需求，制造業(yè)者希望能采用自動(dòng)化的方式，由數(shù)字監(jiān)控的方式采集設(shè)備數(shù)據(jù)，并具有集中管理的功能。因此設(shè)備機(jī)臺(tái)狀態(tài)采集，早已由現(xiàn)場(chǎng)人員的監(jiān)看演變?yōu)楣S自動(dòng)化的領(lǐng)域，利用自動(dòng)化的采集手段提供設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的功能，進(jìn)行所有生產(chǎn)機(jī)臺(tái)的狀態(tài)監(jiān)控。

上圖為泓格科技提供的最基本的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)方案，主要為串行設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)，這是最基本也是最有效的方式，工廠監(jiān)控中心通過(guò)串行設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器(DeviceService) 連接各種串行設(shè)備。以遠(yuǎn)程I/O 模塊(RemoteI/O) 為例，I/O 模塊針對(duì)機(jī)臺(tái)的數(shù)字或模擬信號(hào)進(jìn)行采集，通過(guò)RS-485, RS-232 等連接，可將狀態(tài)傳遞回控制中心。

臺(tái)灣某知名面板廠，在海外新建的廠房就采用類(lèi)似串行聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)進(jìn)行整廠設(shè)備的監(jiān)控。

圖中uPAC-7186 為泓格科技微型控制器。在這個(gè)架構(gòu)中，扮演收集串行數(shù)據(jù)同時(shí)可接受上位監(jiān)控主機(jī)調(diào)用串行I/O 模塊的數(shù)據(jù)。圖中為單一廠區(qū)的串行設(shè)備布局，當(dāng)多個(gè)廠區(qū)或者產(chǎn)線要集中整合管理的時(shí)候，便可通過(guò)Ethernet 端的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)(Switch) 來(lái)進(jìn)行，如下圖所示。

在有一些既有的廠房中，現(xiàn)場(chǎng)的布線遭遇了一些困難。因?yàn)樗麄儧](méi)有辦法像新廠建造時(shí)便將串行通訊的線材預(yù)先拉好，機(jī)臺(tái)設(shè)備進(jìn)駐后或運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，才想要增加設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的功能，這時(shí)現(xiàn)場(chǎng)凌亂、施工成本或者因?yàn)槭┕ば枰M(jìn)行停機(jī)等，這些問(wèn)題都增加后續(xù)擴(kuò)充的困難度。

泓格科技利用短程無(wú)線通信的方式，解決了工廠拉線的問(wèn)題。下圖架構(gòu)為CNC 設(shè)備采用泓格Zigbee 模塊所建置的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)案例。

與有線的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)類(lèi)似，ZT-2052 為支持Zigbee通訊的DI 模塊，針對(duì)一臺(tái)CNC 設(shè)備可以收集8 點(diǎn)數(shù)字量狀態(tài)，以此案例來(lái)說(shuō)，最后擴(kuò)充至100 多套左右。利用設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)，除了可以在監(jiān)控中心了解現(xiàn)場(chǎng)機(jī)群運(yùn)轉(zhuǎn)狀況外，亦可將此信息做異地的同步顯示。

上圖為國(guó)內(nèi)某知名輪圈廠所采用的架構(gòu)，利用PLC 通過(guò)Zigbee 網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)做收集并顯示在廠區(qū)的數(shù)字廣告牌上。同時(shí)，辦公室與備料區(qū)能同步顯示信息，如此一來(lái)廠區(qū)值班人員、備料區(qū)人員以及辦公室的主管皆可以了解工廠運(yùn)作的狀態(tài)，做及時(shí)的控管與處置。舉例來(lái)說(shuō)，備料區(qū)隨時(shí)可以了解廠區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)與進(jìn)度，進(jìn)而安排料件的準(zhǔn)備。

設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)能有效解決數(shù)據(jù)傳遞的問(wèn)題，可將現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備狀態(tài)傳遞到不同的廠區(qū)、不同的單位，但前面敘述還缺少了一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。

上述的架構(gòu)中，所有的信息均會(huì)回到監(jiān)控中心，而監(jiān)控中心必須有能力把所有的信息作適當(dāng)?shù)娘@示、播放、儲(chǔ)存等。因此圖形監(jiān)控軟件(SCADA) 簡(jiǎn)稱(chēng)圖控軟件，在這里就扮演很重要的角色。

泓格科技代理的圖控軟件InduSoft 是一套圖形化可視化的軟件包，適用于開(kāi)發(fā)可視化的系統(tǒng)接口。也就是說(shuō)工廠建置自動(dòng)化設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的時(shí)候，也同時(shí)需要規(guī)劃中央監(jiān)控的軟件接口，如此一來(lái)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備信息就能通過(guò)監(jiān)控中心的主機(jī)做圖形化的顯示，因而辦公室人員得以藉由InduSoft 所開(kāi)發(fā)出來(lái)的SCADA 接口清楚的了解現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)。

SCADA 軟件具有快速開(kāi)發(fā)、豐富的圖形接口、支持各種通訊、控制邏輯撰寫(xiě)、數(shù)據(jù)庫(kù)存取的特點(diǎn)。因此利用圖控軟件，搭配設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的手段，便可輕易的完成整個(gè)廠區(qū)的自動(dòng)化監(jiān)控。

在制造、加工的領(lǐng)域中，設(shè)備聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)不是一個(gè)陌生的議題，為了有效的了解設(shè)備端的運(yùn)作、妥善的配置人力、適時(shí)的安排維修進(jìn)料等，無(wú)論傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)還是科技產(chǎn)業(yè)紛紛投入資源進(jìn)行自動(dòng)化管理的工作。本文所敘述的幾個(gè)案例呈現(xiàn)了傳統(tǒng)串行式聯(lián)網(wǎng)、短程無(wú)線聯(lián)網(wǎng)，特別是簡(jiǎn)單的呈現(xiàn)泓格產(chǎn)品于設(shè)備聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用，希望能作為各行業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的參考。