CN204242377U - 基于物联网技术的工业生产信息采集传输终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于物联网技术的工业生产信息采集和传输终端，属于电子信息技术领域，包含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。本实用新型采用无线物联网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。

Description

基于物联网技术的工业生产信息采集传输终端

技术领域

[本实用新型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和传输终端。

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。然而经过了这样的作业细分化之后，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（机器）、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。

实用新型内容

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，本实用新型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。

本实用新型采用以下技术方案：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。本实用新型技术方案采用基于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。

本实用新型的有益效果是：基于物联网技术、传感器技术和自动检测技术设计的工业生产信息采集和传输终端将工业生产线上各种生产信息及时地发送到管理终端机或监控主机，方便生产管理者实时掌握生产情况，即时发现生产线瓶颈，为有效改善生产线平衡、提高生产线效率提供技术保障；通过分析生产情况数据，为实行绩效工资改革提供技术支持。另外，本实用新型具有设计合理、功能强大、安装方便、操作简单的优点。

附图说明

附图1是本实用新型硬件结构示意图。

附图2是本实用新型显示与按键面板示意图。

附图3是本实用新型电源模块电路图。

附图4是本实用新型掉电检测模块电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如附图1所示，可以看出本实用新型是一种基于物联网技术的工业生产信息采集和传输终端，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，传感器用来检测工件的产量。所述天线与ZigBee无线通信模块相连。本实用新型技术方案采用基于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AT89S52单片机为核心。AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。所述传感器用来检测工件的产量，传感器采集的信号先送至所述信号调理电路处理，所述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。

如附图2所示，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。以8位数码管及显示驱动电路实现为例，定义一排数码管的第1位显示产品加工时的人员编号，第2和第3位显示产品型号，第4位至第8位数码管显示已加工的当前产量信息，则人员编号有0~9共计10种模式，产品型号有00~99共计100种模式，当前产量可显示0~99999的信息。

如附图2所示，所述按键模块的一种实施示例是：包含人员编号循环加键1、产品型号高位循环加键2、产品型号低位循环加键3、查询键4、清零键5、发送键6、取消键7、确认键8。通过按压人员编号循环加键1可以使得人员编号数码管从0至9依次增加，若显示至9则再循环至0，类似地，通过按压产品型号高位循环加键2可以使得产品型号高位数码管从0至9依次增加，若显示至9则再循环至0，产品型号低位循环加键3的功能与高位循环加键2的功能类似。按压查询键4可以查询当前人员编号者所生产的当前产品型号的产量信息。按压删除键5再按压确认键8可以删除当前人员编号者所生产的当前产品型号的产量信息，如按压删除键5再按压取消键7则取消删除操作。按压发送键6再按压确认键8可以主动通过ZigBee无线通信模块将生产信息发送至管理终端机或监控主机，若按压发送键6再按压取消键7则取消发送操作。此外还包括测试键和复位键，测试键用来测试ZigBee无线通信模块的组网功能是否正常，而复位键用来复位ZigBee无线通信模块和单片机主控制器。

如附图3所示，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。图中POWER图标表示9V直流电源输入接口，输入的9V直流电源经电容C2滤波后送入传感器，为传感器提供电源，如图中VCC9符号所示。9V直流电源经稳压管LM7805C3后，获得5V直流稳压电源，如图中VCC5符号所示，可称之为非核心电路电源，为信号调理电路、状态指示灯、显示模块和按键模块提供电源。VCC5经二极管D1后下降至约4.5V，如图中VCC符号所示，称之为核心电路电源，为单片机主控制器和存储芯片提供电源。

如附图4所示，所述掉电检测电路由电压检测芯片U3、储能电容C8、抗干扰电容C9、反向隔离二极管D1组成，当外部输入的9V直流电源中断时，反向隔离二极管D1隔离VCC5和VCC，储能电容C8为单片机主控制器和存储芯片提供短暂的供电，电压检测芯片U3优选的采用MAX809LD芯片。电压检测芯片U3的Vin端连接到VCC5，其Vout端连接到单片机主控制器的中断源INT1端。掉电检查电路的工作原理是：当电压检测芯片U3的Vin端检查到VCC5下降至4.63V以下时，表明外部输入的9V直流电源即将中断，其Vout端由高电平变换成低电平，中断源INT1向单片机主控制器发出中断请求，单片机主控制器和存储芯片利用储能电容C8的短暂供电，进行如下关键处理：将内存中记录的当前人员编号、产品型号和当前产量信息写入存储芯片，实现生产信息的掉电保护功能。

Claims (4)

1.一种基于物联网技术的工业生产信息采集和传输终端，其特征是：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；所述电源模块为其它模块或电路提供电源；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。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的工业生产信息采集和传输终端，其特征是所述ZigBee无线通信模块优选地采用TI公司的CC2530芯片位作为核心；所述单片机主控制器优选地采用AT89S52单片机；所述存储芯片优选地采用型号为AT24C16的EEPROM芯片。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的工业生产信息采集和传输终端，其另一特征是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。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的工业生产信息采集和传输终端，其另一特征是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。