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將設備智慧化 就是這麼簡單

已更新:2023年10月6日

在年初,某家精密材料工廠面臨了焊接機台溫度數據監控的需求,這個需求可能也適用於台灣眾多的中小企業。很多時候,一台機台可能會提示使用者機台溫度過高或出現異常,但卻無法記錄這些數據以供後續分析參考。一個機台的升溫曲線或異常事件前是否有環境變化,這些因素是可以提前預知的。這正是我們存在的原因。




我們將這家工廠的焊接機台升級計劃分為幾個執行目標:

  • 工廠RF強度測試:首先需要測試工廠的射頻(RF)信號強度,確保無線通信的穩定性。這是確保數據傳輸可靠性的關鍵步驟。

  • 讀取機台正確溫度資訊:確保能夠正確讀取焊接機台的溫度資訊。這需要確保傳感器的正確安裝和校準。

  • 將溫度資訊連接至無線傳輸器Z221:我們將溫度數據連接到無線傳輸器Z221,以便實時傳輸數據到後端系統。

  • 無線傳輸器連接:確保無線傳輸器Z221和Gateway QGW820之間的Zigbee連接穩定,以確保數據能夠順利傳送到後端系統進行監控和分析。

  • 軟體建置:開發或配置適用的軟體,以監控和分析接收到的數據。這將包括設定閾值警報、圖形顯示、sensor設定等等。

  • 硬體規劃:進行硬體配置和佈局,確保所有傳感器、傳輸器和閘道器都能夠順利運作。這個升級計劃的目標是實現對焊接機台的實時監控,並提供數據以進行更深入的分析,以幫助工廠更好地管理機台性能和預測可能的問題。通過這種方式,工廠可以提高效率,減少生產停機時間,並確保生產線的穩定運行。


工廠RF強度測試


雖然工廠地處偏遠,但因為使用的是無線傳輸系統,RF的重要性就顯現出來了。以RF的特性來說,只要遇到遮蔽物就有可能發生訊號不穩定的情形,而假設以工廠機台使用金屬外殼就更有可能發生問題,因此實地考察就變得十分重要。


前往工廠後,第一次看到了焊接機的結構,是個用鋁合金包圍的機殼,裡面裝著兩台控溫器,

控制加溫片的溫度,和一台電源供應器。機殼上連接著上下兩片加溫板,加溫板後方連接著氣壓閥控制上下加溫版的升降。


在看完整體結構後便開始著手測試RF訊號,以10米為單位進行最遠距離(最遠焊接機-PC)的測試,測試期間RF可以正常通訊,也證實了助成準備的天線可以在干擾的情形下正常通訊。



讀取溫控設備正確溫度資訊


在確保了通訊環境正常後,我們便回到台北公司著手進行數據的讀取。原先我們準備的方案是讀取工廠焊接機溫控器的溫度數據,並將它傳至Z201無線傳輸器再透過Zigbee訊號傳送至Gateway,不過溫控器有進行數據保護,會造成讀取時的數據異常,因此我們進行第二階段的改良。



Z221溫度傳輸器橫空出世



Z221改良自Z201無線傳輸器,將K-TYPE溫度計放進了傳輸器中,使它能夠出一條溫度線直接去讀取加熱片的溫度。而這個產品卻又擁有了Z201的無線傳輸以及DI/DO控制功能,能夠及時將異常燈號顯示在三色燈上。



軟體建置


我們的軟體設計主要分為幾個項目:


  • DASHBOARD儀錶板:透過將設定好的sensor呈現在首頁,監控者可以方便的觀察焊接機加熱情形。每個sensor顯示的資訊為溫度數值、sensor名稱、溫度燈號(紅色-過熱 / 黃色-其中一台為異常 / 藍色-過低 / 綠色-正常)。

  • 及時圖形監控:藉由選取四台sensor可以在此頁顯示個別的加熱曲線,隨著時間的推移,可以觀察到每台焊接機有沒有在規定的加熱範圍中移動。

  • 歷史圖形輸出:可以選定時間、sensor來進行圖形輸出,輸出格式為csv檔案。

  • Sensor設定:每個Sensor都可以定義它的名稱、所在位置。也因為個別都有專屬的UID,不用怕分不清楚哪台是哪台。更重要的是可以個別調整溫度閥值以及校正溫度值,讓使用者在觀察時可以更好的去做調整。


現場安裝


在完成了測溫線 to Z221 to Gateway的連接後,首要任務就是將設備裝上機台。現場的焊接機總共有18台,而每台焊接機都需要連接兩條測溫線,也就是連接兩台Z221,分別監控上下加溫片的核心溫度。K-TYPE測溫線的測溫範圍優異,甚至1200°C的嚴苛環境都可以輕鬆完成任務。再加上三色燈的搭配,無論是溫度資訊亦或是溫度異常都可以如實呈現在現場準備的PC上。


至於其中花最多時間的就是線材的準備,因為一個機台需要準備兩台傳輸器以及三色燈,而設備的電需要從電供牽出24V的電,並將K-TYPE傳輸線連接至Z221,而Z221又要連接三色燈進行溫度的警報。因此一台設備線材的準備需要大約20分鐘的時間。簡單數學:20 X 18=6小時,6小時的工程我們大約拆分成2天完成。


電腦設定好後,設備全部上線的瞬間感到莫名的感動。原先機台的溫度想要觀察就必須走到設備前看著小小的顯示幕,並且無從記錄溫度的曲線。不過從今以後,這些問題都不是問題了,設備智慧化,就是這麼簡單。



後記

這個升級計劃的實施不僅讓工廠實現了焊接機台的實時監控,還提供了重要的數據來進行更深入的分析。這對於工廠來說是一個重大的進步,可以幫助他們更好地管理機台性能,預測可能的問題並及時處理。我們為能夠參與這個項目感到自豪,並期待繼續為更多企業提供智能化解決方案,提升生產效率和品質。

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