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摘要在制造業的加工與裝配生產中，Lora作業系統可以克服安裝監控系統所需的布線成本支出，還支持第三方組態軟件進行標準設備數據采集，同時可以完成條碼、RFID電子標簽、數據文件、桌面數據庫等不同形式數據的分析采集工作。

關鍵詞  加工與裝配車間；Lora作業系統；數據采集

前言

在制造業生產中，經常需要監控生產設備的運轉狀態及其相關數據，這時候最常用的就是監控系統，傳統的監控系統往往包括各加工與裝配區域的監控計算機、報警器、LED看板構成，并在現場可以看到相應設備的動態監控畫面、報警信號、過程信息。這種監控系統往往成本巨大且布線復雜，對于中小型企業來說，一般都不愿意花費過高的成本在原有的設備上進行。

Lora作業系統的出現恰恰克服了這個問題，它支持第三方組態軟件進行標準設備數據采集，包括PLC控制器、DCS控制器，并可以定制開發非標設備的采集驅動，完成數據采集任務；同時Lora作業系統可以完成條碼、RFID電子標簽、數據文件、桌面數據庫等不同形式數據的分析采集工作。操作人員通過Lora作業系統可以完成設備運行狀態及報警的監控、質量狀況及報警監控、關鍵生產工具的狀態監控、工廠生產物料的監控等。

Lora作業系統的硬件設計和軟件基礎

Lora作業系統的核心是KW系列無線數據采集與控制產品（簡稱KW控制器），它創新性地將LPWAN通信技術和PLC技術融合在一起。KW智能控制器既保持了PLC的用戶可編程、IO模塊種類齊全、功能豐富、性能強大、可靠性高等優點，可輕松完成數據采集與端計算的任務；同時也提供LoRa或者NB-IoT等無線通信接口及組網協議，無線通信距離遠、穿透能力強、抗干擾能力強，解決了有線通信方案施工難度大、周期長、成本高等難題，因此非常適合需要中小企業中一網覆蓋、一鍵連接的工廠物聯網應用。

（1）KW控制器的功能選擇

KW控制器的外觀如圖1所示，它提供了多種工作頻率段的LoRa通信口，可以適用不同的應用場景。

圖1KW控制器

KW控制器的LoRa通信口支持編程協議、KincoPLC互聯協議、ModbusRTU協議（主站及從站）以及自由通信功能；KW控制器的其他通信與I/O接口如圖2所示。

圖2KW控制器的通信與I/O接口

（2）KW控制器的通信配置

在KincoBuilder編程軟件中提供了KW控制器的各種使用向導、參數配置、網絡狀態監控等工具以方便用戶的應用，另外也提供了各種通信指令，用戶可以在程序中調用這些指令來實現對LoRa通信的在線操作。如圖3所示，執行【工具】->【LoRa(2.4GHz）參數配置…】菜單命令，將會進入配置工具窗口，用戶可以在這里對LoRa接口進行配置。同時可以直觀地看到采用不同通信參數時對于無線通信性能的預估結果，從而有助于選擇最適合自己應用的參數組合。

圖3KW控制器的通信配置

在使用LoRa通信之前，用戶需要先配置好LoRa通信口的參數。在同一個LoRa通信網絡中，所有節點的頻率、空中傳輸速率、編碼率、是否使能芯片內置CRC等參數必須一致。

組建LoRa通信網絡

LoRa是半雙工通信方式，接收、發送不能同時進行。在一個LoRa網絡中，任一時刻只能有一個節點處于發送狀態。因此在實際應用中利用LoRa組建一種主從模式、星型拓撲的無線通信網絡：即在網絡中有且只有一個主站節點，其余節點全部作為從站；主站負責調度、管理網絡，并且輪詢各個從站；從站只有收到主站的請求后才能進行回應。

如圖4所示加工與裝配車間Lora作業系統的通信網絡，即通過設置不同的通信頻率信道或者空中傳輸速率將同一區域內的模塊劃分成不同的無線網絡。如加工與裝配車間內有100臺設備，則可以將其中加工區域50臺設備的通信頻率設置為2410MHz，另外裝配區域50臺的頻率設置為2430MHz，那么這些設備就可以組建2個相互獨立的無線通信網絡。

圖4加工與裝配車間Lora作業系統的通信網絡

LoRa通信口支持編程協議（主從模式）、KincoPLC互聯協議（主從模式）、ModbusRTU協議（主從模式）以及自由通信功能。若用戶程序中沒有使用通信功能，則KW上電后默認會支持編程協議，同時也將自動作為KincoPLC互聯從站和ModbusRTU從站。圖5為PC機通訊設置，圖6為KW控制器硬件配置。

圖5PC機通訊設置

圖6KW控制器硬件配置

LoRa作業系統的智能看板

在Lora作業系統中，還需要使用Linux智能電子看板，通過圖形化軟元件實現各個設備的運行狀態顯示，并顯示設備稼動率計算結果（如圖7所示）。

圖7Linux智能電子看板

通過智能電子看板可以將工單下載到各個加工與裝配車間設備的Linux智能終端中，實現工單下載與現場停機信息操作，并且利用智能終端上連接的打印機（圖8）與掃描槍（圖9），實現成品工件管理。

圖8打印機

圖9掃描槍

圖10中，通過KW控制器，將設備當前的主軸轉速、運行狀態等信息采集到PLC中，并通過無線LoRa協議發送到電子看板端的PLC中，實現設備運行狀態實時監控與后期設備智能化管理。

圖10運行狀態采集

利用圖4和圖10所示的LoRa作業系統，還可將生產所需的工單、加工圖紙等通過電子看板下載至所需加工設備上，可方便實現無紙化辦公及智能化生產的運行模式。當車間設備完成零件加工后，智能終端通過下載的工單信息，利用打印機自動生成一張零部件品名、日期、生產序列號、加工設備位號等信息的不干膠標簽紙。打印完成后操作人員將不干膠條碼標簽紙黏貼與零件上，通過掃描槍將加工零件信息掃碼入庫（也可使用自動生成自動入庫）。

結束語

通過在加工與裝配車間中實施LoRa作業系統，解決了數據采集和設備智能化管理。同時還可以在原有的設備上增加智能終端，并向下與設備中的PLC進行聯機通訊，向上與智能電子看板聯機，實現PDF文件的工單管理。