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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 無(wú)線(xiàn)應(yīng)答式產(chǎn)線(xiàn)物料呼叫系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 現(xiàn)代化的生產(chǎn)過(guò)程，各個(gè)部門(mén)的具體協(xié)作非常重要，需要采用合理有效的通信方式使生產(chǎn)線(xiàn)和庫(kù)房能夠相互協(xié)作，以便及時(shí)解決生產(chǎn)線(xiàn)物料供應(yīng)、成品入庫(kù)等問(wèn)題，從而提高企業(yè)生產(chǎn)效率。本文針對(duì)這一特定的應(yīng)用需求，在對(duì)ZigBee技術(shù)進(jìn)行廣泛深入的分析和研究基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，并成功開(kāi)發(fā)了整套系統(tǒng)。
- 詳細(xì)介紹：
- (1)介紹了ZigBee技術(shù)相關(guān)概念、應(yīng)用前景和研究現(xiàn)狀、體系結(jié)構(gòu)、優(yōu)缺點(diǎn)以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、設(shè)備類(lèi)型、ZigBee網(wǎng)絡(luò)的基本框架、功能、特點(diǎn)等內(nèi)容。 (2)分析了ZigBee設(shè)備組成結(jié)構(gòu)及硬件設(shè)計(jì)思路。在具體介紹C8051F34x處理器模塊、電源模塊、時(shí)鐘模塊、開(kāi)關(guān)電路以及各個(gè)接口模塊的基礎(chǔ)上給出了硬件設(shè)計(jì)的整體方案及硬件原理圖。 (3)設(shè)計(jì)并制作了終端節(jié)點(diǎn)，在C8051F34x的處理器上移植了uCOS-II操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)并編寫(xiě)多任務(wù)的應(yīng)用程序，在服務(wù)器端開(kāi)發(fā)了系統(tǒng)的管理和控制軟件，組建基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 在大型現(xiàn)代化生產(chǎn)企業(yè)中，原材料、生產(chǎn)庫(kù)房和車(chē)間生產(chǎn)線(xiàn)之間距離比較遠(yuǎn)，需要采用合理有效的通信方式使生產(chǎn)線(xiàn)和庫(kù)房能夠相互協(xié)作，以便及時(shí)解決生產(chǎn)線(xiàn)供應(yīng)、成品入庫(kù)等問(wèn)題，從而提高企業(yè)生產(chǎn)效率。生產(chǎn)線(xiàn)有其特有的工作環(huán)境，考慮到不適宜布設(shè)有線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、工作現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾嚴(yán)重以及生產(chǎn)車(chē)間信息交換點(diǎn)分布相對(duì)分散、總體數(shù)量多等特定條件，如果采用ZigBee技術(shù)構(gòu)建傳輸網(wǎng)絡(luò)，能夠在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)有效的獲取和發(fā)送數(shù)據(jù)，特別適合于生產(chǎn)線(xiàn)物料管理。本作品的基本思路是：根據(jù)實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)情況合理設(shè)置終端節(jié)點(diǎn)，采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)物料管理呼叫系統(tǒng)由ZigBee中心節(jié)點(diǎn)（協(xié)調(diào)器）和若干個(gè)能擴(kuò)展多路輸入輸出信號(hào)的ZigBee終端節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，用于信息交換和傳輸。其創(chuàng)新點(diǎn)為：①ZigBee技術(shù)首次應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)線(xiàn)物料管理；②采用應(yīng)答機(jī)制確保通訊鏈路的可靠性；③采用多端點(diǎn)信號(hào)傳輸方法防碰撞。主要技術(shù)指標(biāo)：1、工作頻段：2.4G；2、通信距離（點(diǎn)與點(diǎn)之間）：>100米；3、通訊點(diǎn)模塊具有中繼功能；4、最大點(diǎn)數(shù)：300點(diǎn)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- ZigBee技術(shù)，是近年來(lái)被人們普遍重視的一項(xiàng)技術(shù)，它的發(fā)展得益于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化控制，利用其高可靠性，低功耗，布設(shè)方便簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，滲透到數(shù)據(jù)傳輸率不大的各種應(yīng)用場(chǎng)合，譬如，物流管理，物業(yè)管理，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。本次?yīng)用是將ZigBee技術(shù)用于生產(chǎn)線(xiàn)物料管理，就生產(chǎn)線(xiàn)物料管理系統(tǒng)而言，一種方法是采用功能齊全的高端設(shè)備，其本身在設(shè)計(jì)安裝時(shí)就具有與管理系統(tǒng)ERM無(wú)縫連接的功能,另一類(lèi)就是由普通設(shè)備堆積在一起的相對(duì)獨(dú)立的中低端生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備，該類(lèi)生產(chǎn)線(xiàn)在我國(guó)占有很大的比例，隨著生產(chǎn)效率的提高，對(duì)其進(jìn)行信息化改造已成當(dāng)務(wù)之急，就現(xiàn)階段來(lái)說(shuō)，一種低成本，易安裝，企業(yè)能夠承受的高可靠性的生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)方案還未見(jiàn)報(bào)告（事實(shí)上，本設(shè)計(jì)也是受某企業(yè)委托并在價(jià)格上得到認(rèn)可的）。本設(shè)計(jì)探索了一種對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)物料管理進(jìn)行信息化、智能化升級(jí)改造的可行方案，在一定程度上提高了企業(yè)的管理水平，促進(jìn)了企業(yè)生產(chǎn)效率。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2010年 獲得校級(jí)“挑戰(zhàn)杯”一等獎(jiǎng)； 2011年 獲得省級(jí)“挑戰(zhàn)杯”二等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實(shí)物，產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)演示，圖片，樣品
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 該作品使用說(shuō)明如下：1、安裝服務(wù)器端軟件；2、插入作為ZigBee服務(wù)器的協(xié)調(diào)器模塊；3、對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)模塊定義、命名；4、根據(jù)使用要求接入開(kāi)關(guān)量；5、連接指示燈到模塊的繼電器接口；6、打開(kāi)服務(wù)器軟件；7、將生產(chǎn)線(xiàn)模塊狀態(tài)開(kāi)關(guān)打在初始化位置，模式開(kāi)關(guān)打在試驗(yàn)位置，待模塊發(fā)出“滴、滴”兩聲后，表示網(wǎng)絡(luò)復(fù)位成功，將開(kāi)關(guān)撥在正常位置，模塊應(yīng)能發(fā)出間隔為1秒的滴、滴聲，至此，表示模塊和服務(wù)器通訊正常，此時(shí)，將模式開(kāi)關(guān)打在工作位置，系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)，用以上相同的方法，安裝其它模塊。系統(tǒng)在正常工作時(shí)，服務(wù)器每隔5秒要對(duì)加入網(wǎng)絡(luò)的點(diǎn)進(jìn)行巡查，若通訊異常，便提醒工作人員及時(shí)處理。該作品具有廣泛的適應(yīng)性，除產(chǎn)線(xiàn)外，可適用于超遠(yuǎn)距離遙控（最大明視距離6公里），中小型醫(yī)院免布線(xiàn)呼叫系統(tǒng)改造，物流管理，校園多媒體設(shè)備遠(yuǎn)距離控制，教室燈光控制，現(xiàn)有路燈控制等等。由于ZigBee技術(shù)處在起步階段，由此技術(shù)帶來(lái)的產(chǎn)品市場(chǎng)不可估量。
同類(lèi)課題研究水平概述
- ZigBee作為一種近年來(lái)趨于成熟技術(shù)，無(wú)論是國(guó)外還是國(guó)內(nèi)，發(fā)展都比較迅速。這得益于它的低成本、低功耗、高可靠、易組網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)制造，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、物流、家用電器控制等人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妫蛧?guó)外應(yīng)用來(lái)說(shuō)，主要應(yīng)用于電力行業(yè)特別是傳感器制造，嵌入ZigBee協(xié)議芯片的智能傳感器在引進(jìn)成套設(shè)備中隨處可見(jiàn)，為了拓展應(yīng)用，基于ZigBee協(xié)議的芯片正在向更遠(yuǎn)的傳輸距離，更低的電源消耗的方向發(fā)展，美國(guó)digi公司的Xbee Pro Serie2系列，以明視通信距離1.6KM，發(fā)送信號(hào)電源消耗僅60MA@3.3V的性能，獲得了業(yè)界的認(rèn)可，成為遠(yuǎn)距離PAN的首選。國(guó)內(nèi)的ZigBee的應(yīng)用當(dāng)前只能算是起步階段，其概念推廣遠(yuǎn)大于實(shí)際應(yīng)用，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基于ZigBee協(xié)議的傳感器產(chǎn)品在我國(guó)還沒(méi)有形成相關(guān)的品牌，但也看到，隨著技術(shù)的進(jìn)步，各相關(guān)公司都在努力的研發(fā)相應(yīng)產(chǎn)品，為占領(lǐng)這一塊市場(chǎng)而奮斗。本設(shè)計(jì)在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用，可以用極低的成本，使原來(lái)老設(shè)備具有一定的信息化功能，為適應(yīng)當(dāng)前信息化管理，提高生產(chǎn)效率提供了一種解決方案。 生產(chǎn)線(xiàn)的信息化、智能化改造，是我國(guó)在近一段時(shí)間普遍面臨的問(wèn)題，也是基本國(guó)情所在，解決此問(wèn)題可有各種思路，但作為企業(yè)來(lái)說(shuō)，應(yīng)該采用一種成本低廉、性能可靠的解決方案。本作品在解決方案中，采用digi公司的Xbee Pro 模塊組成 PAN網(wǎng)絡(luò)，用C8051F340微控制器控制Xbee Pro 模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，移植uCOS-II嵌入式操作系統(tǒng)作為軟件的系統(tǒng)平臺(tái)，并編寫(xiě)相關(guān)控制程序，使系統(tǒng)具有良好的實(shí)時(shí)性，可實(shí)現(xiàn)多任務(wù)處理，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，較好地滿(mǎn)足了用戶(hù)的需求。
