基本信息
- 项目名称：
- 无线应答式产线物料呼叫系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 现代化的生产过程，各个部门的具体协作非常重要，需要采用合理有效的通信方式使生产线和库房能够相互协作，以便及时解决生产线物料供应、成品入库等问题，从而提高企业生产效率。本文针对这一特定的应用需求，在对ZigBee技术进行广泛深入的分析和研究基础上，对系统结构进行了详细设计，并成功开发了整套系统。
- 详细介绍：
- (1)介绍了ZigBee技术相关概念、应用前景和研究现状、体系结构、优缺点以及网络拓扑、设备类型、ZigBee网络的基本框架、功能、特点等内容。 (2)分析了ZigBee设备组成结构及硬件设计思路。在具体介绍C8051F34x处理器模块、电源模块、时钟模块、开关电路以及各个接口模块的基础上给出了硬件设计的整体方案及硬件原理图。 (3)设计并制作了终端节点，在C8051F34x的处理器上移植了uCOS-II操作系统，设计并编写多任务的应用程序，在服务器端开发了系统的管理和控制软件，组建基于ZigBee技术的无线数据采集系统，并对实验结果进行分析。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 在大型现代化生产企业中，原材料、生产库房和车间生产线之间距离比较远，需要采用合理有效的通信方式使生产线和库房能够相互协作，以便及时解决生产线供应、成品入库等问题，从而提高企业生产效率。生产线有其特有的工作环境，考虑到不适宜布设有线数据传输网络、工作现场电磁干扰严重以及生产车间信息交换点分布相对分散、总体数量多等特定条件，如果采用ZigBee技术构建传输网络，能够在任何时间、任何地点有效的获取和发送数据，特别适合于生产线物料管理。本作品的基本思路是：根据实际工业生产线情况合理设置终端节点，采用星型拓扑结构，整个生产线物料管理呼叫系统由ZigBee中心节点（协调器）和若干个能扩展多路输入输出信号的ZigBee终端节点组成一个无线网络，用于信息交换和传输。其创新点为：①ZigBee技术首次应用于工业现场生产线物料管理；②采用应答机制确保通讯链路的可靠性；③采用多端点信号传输方法防碰撞。主要技术指标：1、工作频段：2.4G；2、通信距离（点与点之间）：>100米；3、通讯点模块具有中继功能；4、最大点数：300点。
科学性、先进性
- ZigBee技术，是近年来被人们普遍重视的一项技术，它的发展得益于工业现场自动化控制，利用其高可靠性，低功耗，布设方便简单的优势，渗透到数据传输率不大的各种应用场合，譬如，物流管理，物业管理，工业现场的控制数据传输等。本次应用是将ZigBee技术用于生产线物料管理，就生产线物料管理系统而言，一种方法是采用功能齐全的高端设备，其本身在设计安装时就具有与管理系统ERM无缝连接的功能,另一类就是由普通设备堆积在一起的相对独立的中低端生产线设备，该类生产线在我国占有很大的比例，随着生产效率的提高，对其进行信息化改造已成当务之急，就现阶段来说，一种低成本，易安装，企业能够承受的高可靠性的生产线设备联网方案还未见报告（事实上，本设计也是受某企业委托并在价格上得到认可的）。本设计探索了一种对生产线物料管理进行信息化、智能化升级改造的可行方案，在一定程度上提高了企业的管理水平，促进了企业生产效率。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年 获得校级“挑战杯”一等奖； 2011年 获得省级“挑战杯”二等奖。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 转让
作品可展示的形式
- 实物，产品现场演示，图片，样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该作品使用说明如下：1、安装服务器端软件；2、插入作为ZigBee服务器的协调器模块；3、对生产线模块定义、命名；4、根据使用要求接入开关量；5、连接指示灯到模块的继电器接口；6、打开服务器软件；7、将生产线模块状态开关打在初始化位置，模式开关打在试验位置，待模块发出“滴、滴”两声后，表示网络复位成功，将开关拨在正常位置，模块应能发出间隔为1秒的滴、滴声，至此，表示模块和服务器通讯正常，此时，将模式开关打在工作位置，系统进入工作状态，用以上相同的方法，安装其它模块。系统在正常工作时，服务器每隔5秒要对加入网络的点进行巡查，若通讯异常，便提醒工作人员及时处理。该作品具有广泛的适应性，除产线外，可适用于超远距离遥控（最大明视距离6公里），中小型医院免布线呼叫系统改造，物流管理，校园多媒体设备远距离控制，教室灯光控制，现有路灯控制等等。由于ZigBee技术处在起步阶段，由此技术带来的产品市场不可估量。
同类课题研究水平概述
- ZigBee作为一种近年来趋于成熟技术，无论是国外还是国内，发展都比较迅速。这得益于它的低成本、低功耗、高可靠、易组网应用于工业制造，农业生产、物流、家用电器控制等人们日常生活的方方面面，就国外应用来说，主要应用于电力行业特别是传感器制造，嵌入ZigBee协议芯片的智能传感器在引进成套设备中随处可见，为了拓展应用，基于ZigBee协议的芯片正在向更远的传输距离，更低的电源消耗的方向发展，美国digi公司的Xbee Pro Serie2系列，以明视通信距离1.6KM，发送信号电源消耗仅60MA@3.3V的性能，获得了业界的认可，成为远距离PAN的首选。国内的ZigBee的应用当前只能算是起步阶段，其概念推广远大于实际应用，具有自主知识产权的基于ZigBee协议的传感器产品在我国还没有形成相关的品牌，但也看到，随着技术的进步，各相关公司都在努力的研发相应产品，为占领这一块市场而奋斗。本设计在生产现场的应用，可以用极低的成本，使原来老设备具有一定的信息化功能，为适应当前信息化管理，提高生产效率提供了一种解决方案。 生产线的信息化、智能化改造，是我国在近一段时间普遍面临的问题，也是基本国情所在，解决此问题可有各种思路，但作为企业来说，应该采用一种成本低廉、性能可靠的解决方案。本作品在解决方案中，采用digi公司的Xbee Pro 模块组成 PAN网络，用C8051F340微控制器控制Xbee Pro 模块进行数据传输，移植uCOS-II嵌入式操作系统作为软件的系统平台，并编写相关控制程序，使系统具有良好的实时性，可实现多任务处理，提高了系统的稳定性和可靠性，较好地满足了用户的需求。
