料架一體化無線暗燈系統(tǒng)的應(yīng)用

于 磊

（上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司，山東青島 266555）

0 引言

暗燈系統(tǒng)是一個在自動化生產(chǎn)現(xiàn)場使用的控制系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)異常情況或者需要幫助時，員工可以通過拉動或自動發(fā)出的信號把遇到的問題或者信息傳遞給可以解決的人，此人通過看板信息和音樂的輸出去通過幫助，以最快的速度傳遞信息。傳統(tǒng)的暗燈裝置使用拉繩開關(guān)通過硬接線的方式連入遠(yuǎn)程IO 箱，IO箱通過現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)連入PLC 系統(tǒng)，通過PLC 進行邏輯處理，把本工位的暗燈類型和位置發(fā)送給暗燈屏幕，并播放相關(guān)的音樂進行提醒，把生產(chǎn)線運行信息發(fā)送給相應(yīng)人員。

1 技術(shù)背景

隨著企業(yè)的競爭壓力越來越大，人們對提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、減少停線時間的需求越來越迫切，暗燈系統(tǒng)被越來越廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)，比如，用于汽車行業(yè)的總裝、涂裝、焊接、沖壓等生產(chǎn)線上，用來幫助生產(chǎn)線上的工人在一定生產(chǎn)節(jié)拍內(nèi)、完成質(zhì)量可靠的產(chǎn)品裝配任務(wù)。

現(xiàn)有的暗燈裝置一般采用有線拉繩式結(jié)構(gòu)，并使用固定暗燈看板顯示，此結(jié)構(gòu)存在缺陷主要是：現(xiàn)場走線較為復(fù)雜，對現(xiàn)場的安裝條件限制較多；工程施工較為復(fù)雜，需消耗大量人力；安裝按鈕的物料架位置變更時必須將線拆除后再修復(fù)，造成二次施工。無線裝置在很好的滿足功能要求外可實現(xiàn)快速的施工和方便轉(zhuǎn)移設(shè)備使用。

2 組成結(jié)構(gòu)

無線暗燈裝置系統(tǒng)包含以下部件，如圖1 所示。

（1）物料料架：用于存放汽車裝配零部件，并用于安裝無線按鈕操作盒。

（2）按鈕操作盒：用于固定無線按鈕和按鈕信息標(biāo)識型號為XALD。

（3）無線按鈕：在有需求時人來觸發(fā)此按鈕開關(guān)，使用施耐德開關(guān)，型號為XB4RFA02，無線免電池按鈕，通過內(nèi)部線圈產(chǎn)生基于ZigBee 協(xié)議頻率為2405 MHz 的無線信號。

（4）信息收集板：使用西門子ET200 作為遠(yuǎn)程模塊，接受無線接收端的信號。

（5）上位機：使用上位機對接收到的信息進行邏輯處理，來區(qū)分呼叫幫助的工位地址和呼叫類型信息。

（6）暗燈看板：通過LED 看板把上位機處理的相關(guān)信息進行目視，便于現(xiàn)場和其他相應(yīng)人員查看信息，并有喇叭進行聲音警示。

圖1 無線暗燈結(jié)構(gòu)組成

3 無線按鈕的工作原理

無線暗燈裝置工作原理如圖2 所示，工作原理包括：用于采集信息的安裝在物料架上的無線按鈕，用于接收并處理無線按鈕發(fā)射信號的信息收集板，通過以太網(wǎng)以O(shè)PC 協(xié)議與信息收集板通信的用于輸出顯示畫面信號的上位機，與上位機連接用于顯示采集信息的暗燈看板。

無線暗燈裝置主要由無線按鈕、信息收集板、上位機和暗燈看板組成。無線按鈕安裝在物料架上。1 個物料架對應(yīng)1 個工位，每個工位的物料架上都安裝無線按鈕，用于采集物料架上與物料有關(guān)的信息。不同工位的物料架上可以放置不同品種的物料，通過識別工位號可以獲得物料架上放置的物料的品種、名稱等信息。無線按鈕按下后向空中發(fā)射無線ZigBee 信號。信息收集板設(shè)置在遠(yuǎn)離物料架的位置，收集所有物料架上的無線按鈕對應(yīng)的接收端信號，并通過安裝中繼天線（型號為ZBRA1）進行信號放大處理，然后送至上位機。上位機通過以太網(wǎng)以O(shè)PC 協(xié)議與信息收集板通信，輸出顯示畫面信號至暗燈看板顯示來自各個工位的物料架的信息。上位機與暗燈看板直接連接可以方便地在線編輯更新顯示信息。

設(shè)置安裝在物料架上的無線按鈕，與信息收集板無線通信，物料架與信息收集板之間沒有有線連接的束縛，使無線按鈕可以與物料架一起方便地移動，解決了現(xiàn)有的有線拉繩式結(jié)構(gòu)的暗燈系統(tǒng)存在的因現(xiàn)場走線較為復(fù)雜對現(xiàn)場的安裝條件限制較多，施工復(fù)雜需消耗大量人力，物料架位置變更時必須將線拆除后再修復(fù)導(dǎo)致二次施工等問題。

信息收集板主要由接收模塊、電子開關(guān)、IO 模塊和信息處理單元組成。接收模塊接收無線按鈕的發(fā)射信號并進行放大變換，輸出低頻信號至電子開關(guān)的控制端，當(dāng)輸出達到一定幅度時電子開關(guān)由斷開變?yōu)榻油?。電子開關(guān)的2 個控制觸點1 個接直流電源，1 個接IO 模塊的輸入端，當(dāng)其接通時將所連接的直流電源的高電平信號送至IO 模塊，表示有無線按鈕按下。不同物料架的無線按鈕發(fā)送的信號由不同的IO 口接收，由此可以判斷物料架對應(yīng)的工位號。信息處理單元與IO 模塊輸出端相連，對IO 模塊輸出的數(shù)字信號進行邏輯判斷，比如判斷物料架對應(yīng)的工位號、信號類型等。

信息處理單元可以采用微處理器芯片、單片機芯片、DSP 芯片等。由于暗燈看板的信息顯示要求人機交互性較強，編程方便，因此，本實施案例的信息處理單元采用可編程邏輯控制單元PLC。

為了能夠采集同一種物料的質(zhì)量信息和數(shù)量信息，在每個物料架上安裝1 個物料質(zhì)量呼叫無線按鈕和1 個物料數(shù)量呼叫無線按鈕。所述物料質(zhì)量呼叫無線按鈕和物料數(shù)量呼叫無線按鈕對應(yīng)不同IO 口，據(jù)此可識別接收到的是與物料質(zhì)量有關(guān)的信號還是與物料數(shù)量有關(guān)的信號。當(dāng)按下物料質(zhì)量呼叫無線按鈕后，暗燈看板中顯示對應(yīng)工位號物料架上的物料質(zhì)量信息，工作人員看到后會通知相關(guān)人員會來處理物料質(zhì)量問題；當(dāng)按下物料數(shù)量呼叫無線按鈕后，暗燈看板中顯示對應(yīng)工位號物料架上的物料數(shù)量信息，工作人員看到后會通知相關(guān)人員來處理物料數(shù)量問題。

4 結(jié)束語

隨著市場的需求越來越廣，快速、簡單和實用將直接決定產(chǎn)品的市場占有率，所以，面對汽車行業(yè)越來越激烈的競爭，必須具備大柔性生產(chǎn)線，而SPS 作為汽車流水線的后勤主要力量，必須隨時滿足主線的切換和產(chǎn)品的升級更換，這樣，就要求我們必須及時滿足現(xiàn)場的布局切換，而作為信息傳遞的最主要方式，暗燈系統(tǒng)必須馬上進行更新，而上述的新型暗燈裝置完全符合上述要求，而且容易制作，可完全復(fù)制到其他的應(yīng)用領(lǐng)域。

圖2 無線暗燈系統(tǒng)工作原理

此系統(tǒng)還有一定的不足，就是線纜走線不夠簡便，根據(jù)目前的發(fā)展技術(shù)，無線按鈕技術(shù)已經(jīng)穩(wěn)定發(fā)展，后續(xù)會根據(jù)使用需求慢慢的使用無線按鈕去取代傳統(tǒng)的接線方式，這樣1 個料架對應(yīng)1 個按鈕，1 個按鈕對應(yīng)1 個畫面，1 個畫面對應(yīng)1 個音樂，完全實現(xiàn)柔性化，甚至可直接引到其他區(qū)域而不需更換任何東西，完全做到系統(tǒng)化和標(biāo)準(zhǔn)化。