泓格天車無線監控解決方案在自行車噴漆產線的應用

ICP DAS

4 年前

使用泓格的M-7000系列I/O模組搭配RFU系列無線數據轉換器，透過RF(Radio frequency) 通訊技術，使天車與地面的PLC進行通訊，從遠端控制自行車噴漆產線之天車的作業。

案例介紹

客戶為軌道式掃研機的製造商，廠內設有自行車噴漆產線之客制機台-單軌式天車掃研機，藉由天車吊掛車架進行噴漆作業。為避免在噴砂過程中，研磨料及工件受力後所產生之碎屑造成的重金屬危害到操作人員的健康，並節省安排天車通訊走線的時間，客戶希望能採無線方式遠端操控機台。

原先ZigBee設備面臨的問題

客戶過去採用ZigBee無線設備來規劃案場，但發現一旦天車啟動後，就會造成通訊的延遲與中斷，使得天車無法停在理想的位置上，此乃因ZigBee通訊技術採用一般最廣泛使用的2.4GHz工作頻段，故造成天車上的馬達與ZigBee模組相互干擾通訊。

此案例將說明泓格的RFU-433無線控制解決方案如何協助客戶進行自行車噴漆產線之天車控制，且在控制過程中訊號不受干擾。

泓格之天車無線控制解決方案

此方案架構可分為兩部分: 天車上與地面端。地面端的PLC可程式化邏輯控制器透過RS-485(Modbus RTU)將控制訊號傳至RFU-433無線數據轉換器，透過ISM頻段(Industrial Scientific Medical Band) 的433MHz無線頻段傳至天車上的另一個RFU-433無線數據轉換器，再以RS-485(Modbus RTU)傳至M-7055-NPN-G八通道隔離型DI/DO模組控制天車的啟閉，其說明與架構如下:

M-7055-NPN-G八通道隔離型 DI/DO 模組至多可擷取八個裝置的訊號，每個數位輸出通道的最大負載電流為700 mA，同時提供可配置的開機值(Power-on)與安全值(Save Value)功能。在此案例中，M-7055-NPN-G被放在天車上做啟閉控制。

無線數據轉換器可將RS-232/RS-485轉為433MHz，在9600 bps的通訊鮑率與直線可視的環境下，傳輸距離最遠可達1000公尺。為了克服在惡劣環境中可能遭遇到的干擾，RFU-433的無線傳輸鮑率最低可調整至650bps，以增強抗雜訊與抗干擾的能力。此外，使用者可調整16段無線頻道與8個群組ID來避免相鄰的兩個RFU-433網路相互干擾，並藉此區分與控制不同的RFU-433網路。在此案例中，客戶在地面端使用一個RFU-433無線數據轉換器，將PLC可程式化邏輯控制器發出的控制命令以433MHz無線頻段傳至天車上的另一個RFU-433無線數據轉換器，再以RS-485(Modbus RTU)傳至M-7055-NPN-G八通道隔離型DI/DO模組控制天車的啟閉。

泓格產品對此案例帶來的效益

泓格的遠端I/O模組支援各種通訊協定，也支援多樣化的I/O訊號種類，包括電流、電壓、應變、溫度等類比與數位信號的輸出/輸入，且備有雙看門狗功能，在異常時可使控制系統轉入安全狀態；另外，也包含模組內隔離和過電壓保護，確保模組以更高的可靠性運行
RFU-433無線數據轉換器有效解決複雜的佈線問題，在一些環境惡劣、不易佈線的工業現場中可用無線傳輸減少人力及物力的成本，故障問題排查時也更為容易。
RFU-433無線數據轉換器提供的433MHz頻段能有效避開現場的訊號干擾，且具低成本、低功耗、傳輸距離長、繞射性能佳等特性。
RFU-433無線數據轉換器具設定簡易的特性，多數的設定只需透過旋鈕及指撥開關即可完成，當系統需進行維護並更換RFU-433設備時較方便。

泓格無線通訊產品

無線網路種類繁多，各種技術都有其擅長的應用場合，而泓格科技提供多種無線應用相關產品，可將工業設備的序列通訊、Ethernet轉換成3G/4G/5G、Wi-Fi、LoRa、NB-IoT等無線方式傳輸資料，能輕鬆處理大面積區域的通訊應用，以及因環境地形導致佈線困難的場域問題。除了RF無線通訊產品，泓格的ZigBee, LoRa及NB-IoT無線通訊相關產品的應用也相當廣泛。

ZigBee是一種基於 IEEE 802.15.4 標準的無線規格（WPAN），適用於10 ~ 700公尺中長距離的自動控制與分散式系統。具有使用簡單、抗干擾力強、成本低、安全性高等特點。泓格科技研發出ZigBee系列的相關產品，例如訊號轉換器、中繼器與橋接器、協定分析儀、Modbus 資料集中器及I/O模組與感測器，常應用於工業控制、環境數據採集、停車場車位定位、樓宇自動化及智能家居等領域，相關應用案例包括水試所魚塭養殖，因魚池與中控室距離較遠，透過ZigBee無線傳輸模組ZT-2550以及 ZT-2551將數據傳回中控室，不僅增加水產養殖業面對生產風險的能力及產能、減少生產成本，更使水產養殖能夠邁入數位化，並能永續發展。

其中，泓格科技提供多種功能的ZigBee通訊模組，如ZT-2055-IOP (Pair Connection) 具備一對一I/O Pair-connection功能，及ZT-2055-IOG ( Pair connection for group)有一對多 I/O Pair-connection功能；而MDC-211-ZT則為ZigBee資料集中器，提供多元通訊界面，包括Ethernet、ZigBee Wireless、RS-232與RS-485，可輕鬆將各類數據回傳至中控中心。

LoRa無線傳輸方式是一種低功耗廣域網路技術，最大的優勢在於可遠距離傳輸，在直線可視的環境下，傳輸距離可達到1.5公里。泓格的LRA-900是一個Modbus RTU轉LoRa的無線數據轉換器，在10,000 bps的無線鮑率與直線可視的環境下提供1.5公里的傳輸距離。為了克服在惡劣環境中可能遭遇的干擾，使用者可調整LRA-900無線傳輸鮑率最低到250 bps，以增強抗雜訊與抗干擾的能力。此外，LRA-900具有可調整無線頻道與群組ID的特性，可有效的避免相鄰的兩個 LRA-900 間資料傳輸時相互干擾。而此模式也運用在醫院移動型防疫機器人之應用中。

NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)是一種低功耗的行動通訊技術，具覆蓋範圍廣、低傳輸量、低成本等特性，常應用於需省電、非即時、少量封包傳輸設備的資料傳輸，例如：溫溼度感測器、智慧水錶、空氣品質監測裝置的資料傳輸。