基于RFID和ZigBee的智慧工廠管理方案

當(dāng)大量產(chǎn)品在傳送帶上快速地移動(dòng)，大批工人在生產(chǎn)線上忙碌地工作，作為管理者的你如何才能有效地管理這繁忙的生產(chǎn)線呢？

1什么是生產(chǎn)線智能管理系統(tǒng)？

傳統(tǒng)制造業(yè)的生存和發(fā)展離不開生產(chǎn)，因此，如何智能化地高效管理生產(chǎn)線，是企業(yè)管理者必須考慮的問題。生產(chǎn)線智能化管理系統(tǒng)可采用RFID卡、無線終端設(shè)備（采用ZigBee模塊）、ZigBee串口服務(wù)器（ZBCOM-300IE）、LED顯示屏和PC機(jī)組成，能使企業(yè)管理層實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)線的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

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

2信息采集系統(tǒng)

RFID技術(shù)，又稱無線射頻識(shí)別，是一種通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)的通信技術(shù)，其通信過程無需在識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。目前在傳統(tǒng)的離散生產(chǎn)制造行業(yè)中，相對(duì)被廣泛使用的條碼技術(shù)而言 ,RFID技術(shù)可遠(yuǎn)距離讀寫 ,能在高速移動(dòng)的狀態(tài)下讀寫并存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)，可穿透性讀寫，能在惡劣的環(huán)境下使用。

采集系統(tǒng)先通過RFID卡捆綁上生產(chǎn)車間的半成品和車間工人的識(shí)別碼，工人每做完一道工序就讀取RFID卡上的信息錄入系統(tǒng)，能夠?qū)γ恳慌浳锏倪M(jìn)度、流向進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。

圖1 生產(chǎn)線智能化管理

圖2 信息采集系統(tǒng)流程圖

3信息傳輸系統(tǒng)

信息傳輸系統(tǒng)由ZigBee終端節(jié)點(diǎn)模塊和集中器（網(wǎng)關(guān)）兩個(gè)角色組成，每個(gè)工位上都設(shè)有一個(gè)ZigBee無線終端，一個(gè)集中器連接50~100個(gè)終端節(jié)點(diǎn)，可以將工位上的運(yùn)行狀態(tài)等信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)胶笈_(tái)服務(wù)器。集中器和后臺(tái)可通過RS-232或以太網(wǎng)連接。

在后臺(tái)控制室管理者可通過PC與服務(wù)器相連，進(jìn)而判斷在生產(chǎn)品的完成情況及各個(gè)工位的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，系統(tǒng)流程圖如下圖所示。

圖3 ZigBee信息傳輸系統(tǒng)

信息傳輸系統(tǒng)無線化的優(yōu)勢(shì)在于：可以省去工廠前期布線的繁雜和后期維護(hù)的麻煩，節(jié)約線材成本；實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)工人的產(chǎn)量、效率、計(jì)件工資、貨物跟蹤、品質(zhì)監(jiān)控和貨期把控，輕松實(shí)現(xiàn)可視化生產(chǎn)、智能化管理，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效益。

4ZLG致遠(yuǎn)電子方案

1、RFID讀卡模塊

ZLG600A系列是基于復(fù)旦微平臺(tái)開發(fā)的13.56MHz讀寫卡模塊。此系列符合ISO14443、ISO7816標(biāo)準(zhǔn)，支持Mifare卡、CPU卡和接觸式SAM卡的操作。用戶無需了解底層寄存器，幾條簡(jiǎn)易的串口命令即可實(shí)現(xiàn)RFID讀寫卡功能，具有小體積、易用、可靠等特點(diǎn)，可讓用戶方便、快捷地將接觸式/非接觸式IC卡技術(shù)融入到產(chǎn)品中。

2、ZigBee節(jié)點(diǎn)模塊

AW5161是致遠(yuǎn)電子基于NXP JN5161無線微控制器開發(fā)的一系列低功耗、高性價(jià)比的ZigBee模塊，模塊發(fā)射功率最高可達(dá)20dBm，配合最高-100dBm的接收靈敏度，最遠(yuǎn)可覆蓋的通信距離超過1.9km。模塊內(nèi)置的FastZigBee協(xié)議可幫助用戶快速組建無線網(wǎng)絡(luò)，自組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)高達(dá)200個(gè)。

3、ZigBee集中器

ZBCOM-300IE，是一款RS-232/485/422三合一串口轉(zhuǎn)ZigBee設(shè)備；ZBNET-300C-U是一款ZigBee轉(zhuǎn)以太網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，這兩款設(shè)備采用工業(yè)級(jí)ZigBee專用射頻處理器，支持透明傳輸模式，無需二次開發(fā)即可輕松組建ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，并且均支持與AW5161系列ZigBee模塊兼容通信。