[发明专利]基于物联网技术的工业生产信息采集传输终端和方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子信息技术领域，具体的说，涉及一种基于物联网技术的工业生产信息采集传输终端和方法。

背景技术

随着现代工业生产规模的不断扩大，加工工序和相应的生产设备越来越多。然而经过了如此作业细分化之后，各工序的作业时间在理论上，现实上都不能完全相同，这就势必存在工序间节拍不一致出现瓶颈的现象。为了解决以上问题使生产线能顺畅活动就必须对各工序的作业时间平均化，其前提是精确记录各工序和各机器加工的工件数量。目前大多数生产企业采用传统的纸质卡片方式记录加工的工件数量，这种方式存在记录不方便、不准确、管理者无法及时掌握各工序实时生产情况的问题，已成为生产线平衡的瓶颈。

采用普通的工件计数装置结合传统的RS485总线网络能解决上述问题，但RS485总线网络是一种有线网络，存在成本高、布线复杂、维护费用高的缺点。采用蓝牙、红外的点对点通信方式无法实现组网通信，不合适于大型生产线多工位、多生产设备、多工班、多工卡的复杂情况下的计量数据汇总与分类。与WLAN的星状通信方式相比，基于ZigBee协议的物联网技术具有更自由的通信覆盖面积和更高可靠性。尽管基于ZigBee协议的物联网技术应用于工业生产的时间并不长，但物联网技术的迅速发展并在工业自动化领域逐步推广，因而正受到人们越来越多的关注。采用基于ZigBee协议的物联网技术传输工业生产信息等数据具有低成本、高可靠、易维护、易使用的优势。

 

发明内容

为了克服传统纸质卡片记录或者RS485总线数据传输数据的不足，本发明提供一种基于物联网技术的工业生产线加工工件自动计数和无线传输终端，分别安装于各工位的机器上，它能快速、精确、自动地获取工件加工数量，能将工件加工数量通过基于ZigBee协议的无线传感网络发送至管理终端机或监控主机。

本发明采用以下技术方案：包括单片机主控制器、传感器、信号调理电路、ZigBee无线通信模块、天线、存储芯片、状态指示灯、显示模块、按键模块、掉电检测电路和电源模块；所述信号调理电路、ZigBee无线通信模块、存储芯片、状态指示灯、显示模块、按键模块和掉电检测电路分别与单片机主控制器相互电连接；所述电源模块分别为单片机主控制器、信号调理电路、ZigBee无线通信模块、存储芯片、状态指示灯、显示模块、按键模块和掉电检测电路提供电源；所述传感器通过信号调理电路与单片机相连；所述天线与ZigBee无线通信模块相连。本发明技术方案采用基于ZigBee协议的无线传感网络技术手段代替传统的有线方法来实现生产信息的传输，具有无需布线，安装方便等优点，可大大降低工程造价和运行维护成本。

所述单片机主控制器优选地以Atmel 公司出品的AT89S52单片机为核心。

所述传感器用来采集工业生产产量数据，采集的信号先送至所述信号调理电路处理，所述信号调理电路采用迟滞比较器实现。

所述ZigBee无线通信模块采用基于ZigBee协议的无线传感网络技术实现产量数据和用户指令的无线传输，可通过自组网构建用户专用网络，工作于2.4GHz国际ISM频段，无需频段使用费；所述ZigBee无线通信模块优选地采用TI公司的CC2530芯片位作为核心。

所述存储芯片优选地采用型号为AT24C16的EEPROM芯片，用来存储采集的工业生产信息，具体而言包括人员编号、产品型号和已加工的当前产量信息；当接收到信息汇总命令时，单片机主控制器读取存储在存储芯片内的产量数据信息并通过ZigBee无线通信模块发送至管理终端机或监控主机。

所述状态指示灯均由LED灯实现，包括电源指示灯、发送指示灯和接受指示灯，发送指示灯显示ZigBee无线通信模块是否正在发送数据给管理终端机或监控主机，接受指示灯显示ZigBee无线通信模块是否处于接受管理终端机或监控主机发来的命令或数据。

所述显示模块由数码管及显示驱动电路实现，或者采用LCD液晶显示屏及其显示驱动电路来实现，用以显示工业生产信息，包括人员编号、产品型号和已加工的当前产量信息。

所述按键模块至少包含查询键、清零键、发送键、取消键、确认键、组网测试键和复位键。

所述电源模块包含一个5V的稳压管LM7805和一个3.3V的稳压管AMS1117。

所述掉电检测电路由储能电容、滤波电容、反向隔离二极管和电压检测芯片组成，电压检测芯片优选的采用MAX809LD芯片。