以完整無線解決方案為工廠生產線實現高效順暢的AGV物料配送系統
wuliu
研華科技
項目簡介：
在產品制造過程中，生產節奏的順暢度決定了工廠的整體生產效率，任何一道工位出現暫時停頓都會影響下一道工序的進度，嚴重時甚至會造成無法準時交貨。為了維持一致性的生產節奏，原物料（或者是零組件、半成品）配送扮演著關鍵角色。但由于物料配送在生產流程中是頻率高、耗時長且成本高的作業活動，因此近來已有不少工廠紛紛采用自動導引車（Automated Guided Vehicle, AGV），以這種自動化又可彈性調度的無人載具來搬運物料，藉此達到節省人力、提高反應時間與降低錯誤率的目標。
但對于導入新科技而言，工廠是個占地較廣且相對較復雜的使用環境；而一套能于正確時間將正確物料自動送達正確工位的AGV物料配送系統也并非只是導入AGV即可，它還囊括了諸多軟硬件整合技術。因此系統整合商除了自身的軟件研發能力之外，還需選配適合的硬件產品，方能順利完成系統開發并使系統發揮預期功效。
研華擁有擁有眾多產品線可以一次性滿足AGV物料配送系統開發商的多樣需求，而WISE-4000無線I/O模塊與WISE-5121工業無線AP兩系列功能強大、易于整合的無線網絡產品還能讓系統整合商在環境嚴苛的工廠快速布建可靠的無線通信鏈接，從而確保系統可以順暢地執行物料配送作業。
系統需求：
位于河南鄭州高新技術開發區的某系統整合廠商致力于智慧工業應用之研發。成立至今，該公司自主開發出了工廠自動化管理、智能物流及倉儲管理、園區AGV物流管理等多套系統，且已取得多項國際質量認證與軟件發明專利。目前，該公司正在為傳統工廠研發廠房內使用的AGV物料配送系統，藉此協助汽車組裝廠與電器制造工廠等從人工揀料與搬運轉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既得實現AGV物料搬運與配送，還要讓工位上的作業員能通過按鈕發出補料的請求，并且讓AGV在電量不足時自行到充電站充電以及監控其充電狀態。因此該公司需要一套能提供數據擷取、無線網絡、串口轉網口、車載計算機等等硬件產品的完整解決方案，如此才能同時實現工位叫料、自動配送與自主充電的智能應用。
此外，AGV物料配送系統必須在數百平方公尺的廠房內通過無線網絡來傳送各種數據，因此需要運用傳輸速率較快與涵蓋范圍較廣的Wi-Fi技術來建置無線通訊連接。而且各種硬件產品在抗噪聲干擾、數據正確性、網絡穩定性等方面也要提供更好的防護機制以保障系統穩定運行。
系統概述：
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，以工業等級的無線APWISE-5121來搭建足以涵蓋整座廠房的Wi-Fi網絡；其次，于工位與AGV充電站均安裝基于以太網絡的無線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配置串口設備服務器EKI-1361以便連接車上的PLC控制器并上傳數據至系統，同時，依托精簡型觸控計算機TPC-1251T負責管理AGV的運行數據。
作為廠內無線網絡通訊的核心，WISE-5121是一款符合IEEE 802.11b/g/n標準與IP66 防護等級的高性能微型基站，可為嚴苛的工業現場環境提供穩定可靠的無線通訊連接。其內置的定向雙極化天線不僅能使無線信號傳輸得更遠、覆蓋面積更廣，也省去額外安裝外部天線的麻煩。采用私有隧道協議與支持加密技術則為網絡傳輸提供了更強而有力的安全保障。
而WISE-4050則是研華針對物聯網應用而推出的無線I/O模塊。提供多個數字輸入/輸出通道，其兼具了數據擷取、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、故障等信息的收集與傳送，從而簡化了系統架構。此外，WISE-4050還提供了自動濾波功能，可以通過設定信號范圍來過濾噪聲以免除采集信號受到干擾的問題。內置的閃存與時間戳能在網絡斷訊時暫存數據，并待網絡復原時主動續傳，藉此確保所收集數據的完整性與正確性。雙重無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，讓系統維護更加簡便。
至于安裝在AGV車上的兩款硬件產品：EKI-1361能把RS-232/422/485的串口信號轉換成無線以太網絡信號，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絡而無需編寫特殊的驅動程序。而具備IP66防護等級并內建64G固態硬盤的TPC-1251T則提供了優異的抗震性與耐用性，可以滿足工廠AGV類車載應用需要高穩定度之觸控計算機需求。
項目實施：
系統架構圖：
結論：
隨著勞動力的短缺與勞動成本的增加，工廠急需導入更多自動化與智能化的應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，系統整合廠商可以更方便且快速地完成AGV物料配送系統開發，進而讓制造工廠能早日導入可節省人力并提高生產效率的智能應用。 此外，研華的專業評估建議也讓系統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網絡技術改為采用更適合工廠的Wi-Fi通訊，從而降低了系統開發風險，也讓系統在范圍廣、環境復雜的廠房內能有穩定傳輸的無線網絡。
此外，Wi-Fi的高度普及與兼容性也讓現場管理人員可透過各種移動裝置作為手持終端，進行現場端AGV的調度管理。由于此項目的系統整合廠商對研華的產品質量和專業技術與售后服務都非常滿意，因此其第二階段即將導入的遠程監控管理與MES/ERP對接整合等新功能也將持續選用研華產品。
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