泓格 工厂自动化应用- 设备机群状态监控

设备联网的架构，是在物联网的基础下，被提出与应用。简单来说，设备联网定义为：各种设备之间可通过各种通讯手段连上因特网，使其能在某一特定情境下，进行互相联结，进而达到自动化、智能化监控的目的。

在制造工业环境中，生产、制造、加工、半导体等行业为了了解设备机台的运行状态，均会采用三色灯、蜂鸣器做为机台状态的指示，一旦机台发生状况或者警报，现场人员得以藉由灯号状态了解设备状态，进而追踪或者维修。

但工厂为了因应产量的需求，机台产线不断地扩张，机群不断的增加，现场人力需求随之提高，且现场人员因需奔波厂区，效率随着产线的扩张而降低。渐渐的，人力监管已逐渐无法满足用户的需求，制造业者希望能采用自动化的方式，由数字监控的方式采集设备数据，并具有集中管理的功能。因此设备机台状态采集，早已由现场人员的监看演变为工厂自动化的领域，利用自动化的采集手段提供设备联网的功能，进行所有生产机台的状态监控。

上图为泓格科技提供的最基本的设备联网方案，主要为串行设备的联网，这是最基本也是最有效的方式，工厂监控中心通过串行设备联网服务器(DeviceService) 连接各种串行设备。以远程I/O 模块(RemoteI/O) 为例，I/O 模块针对机台的数字或模拟信号进行采集，通过RS-485, RS-232 等连接，可将状态传递回控制中心。

台湾某知名面板厂，在海外新建的厂房就采用类似串行联网的架构进行整厂设备的监控。

图中uPAC-7186 为泓格科技微型控制器。在这个架构中，扮演收集串行数据同时可接受上位监控主机调用串行I/O 模块的数据。图中为单一厂区的串行设备布局，当多个厂区或者产线要集中整合管理的时候，便可通过Ethernet 端的网络交换机(Switch) 来进行，如下图所示。

在有一些既有的厂房中，现场的布线遭遇了一些困难。因为他们没有办法像新厂建造时便将串行通讯的线材预先拉好，机台设备进驻后或运转一段时间后，才想要增加设备联网的功能，这时现场凌乱、施工成本或者因为施工需要进行停机等，这些问题都增加后续扩充的困难度。

泓格科技利用短程无线通信的方式，解决了工厂拉线的问题。下图架构为CNC 设备采用泓格Zigbee 模块所建置的设备联网案例。

与有线的设备联网类似，ZT-2052 为支持Zigbee通讯的DI 模块，针对一台CNC 设备可以收集8 点数字量状态，以此案例来说，最后扩充至100 多套左右。利用设备联网的架构，除了可以在监控中心了解现场机群运转状况外，亦可将此信息做异地的同步显示。

上图为国内某知名轮圈厂所采用的架构，利用PLC 通过Zigbee 网络将现场数据做收集并显示在厂区的数字广告牌上。同时，办公室与备料区能同步显示信息，如此一来厂区值班人员、备料区人员以及办公室的主管皆可以了解工厂运作的状态，做及时的控管与处置。举例来说，备料区随时可以了解厂区运转状态与进度，进而安排料件的准备。

设备联网的架构能有效解决数据传递的问题，可将现场的设备状态传递到不同的厂区、不同的单位，但前面叙述还缺少了一个很重要的环节。

上述的架构中，所有的信息均会回到监控中心，而监控中心必须有能力把所有的信息作适当的显示、播放、储存等。因此图形监控软件(SCADA) 简称图控软件，在这里就扮演很重要的角色。

泓格科技代理的图控软件InduSoft 是一套图形化可视化的软件包，适用于开发可视化的系统接口。也就是说工厂建置自动化设备联网的时候，也同时需要规划中央监控的软件接口，如此一来现场的设备信息就能通过监控中心的主机做图形化的显示，因而办公室人员得以藉由InduSoft 所开发出来的SCADA 接口清楚的了解现场的状态。

SCADA 软件具有快速开发、丰富的图形接口、支持各种通讯、控制逻辑撰写、数据库存取的特点。因此利用图控软件，搭配设备联网的手段，便可轻易的完成整个厂区的自动化监控。

在制造、加工的领域中，设备联网已经不是一个陌生的议题，为了有效的了解设备端的运作、妥善的配置人力、适时的安排维修进料等，无论传统产业还是科技产业纷纷投入资源进行自动化管理的工作。本文所叙述的几个案例呈现了传统串行式联网、短程无线联网，特别是简单的呈现泓格产品于设备联网中的应用，希望能作为各行业自动化发展的参考。