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迅杰智能運用研華WebAccess/SCADA解決方案為電子工廠優化PCB烘烤作業

Date: 12/7/2017 12:00:00 AM

專案簡介

工業4.0是透過連結與優化製造相關元素來達到增加產能與提升效率的目的,期能增進企業的獲利與競爭力。對工廠而言,可以套用工業4.0概念來進行優化的項目非常多,包括採集設備資料、降低人工干預、掌控生產流程、規劃生產進度等等。而工廠在階段性導入這些優化措施時,設備端與資訊端的串連是必須的。然而,這兩端原本是各自獨立運作的系統,若要將兩者進行整合則唯有靠物聯網平台來擔任居中橋接的角色,才能讓底層的設備資料上傳給管理系統,而上層的管理系統也才能下達指令給底層設備。

研華WISE-PaaS聯盟VIP夥伴–迅杰智能,利用研華的WebAccess/SCADA物聯網平台與相關硬體為印刷電路板(PCB)製造工廠成功地整合了設備端與資訊端。在研華WebAccess/SCADA解決方案所提供的豐富功能與開放環境下,迅杰智能開發的系統不僅能收集生產線上的設備資訊,也能將生產記錄匯入工廠既有的製造執行系統(MES),同時還設計了防呆機制來降低人為出錯機率,而完整的生產記錄亦能為產品製作生產履歷並成為未來優化製程的參考資料。

系統需求

迅杰智能是提供資料採擷暨監控(SCADA)系統的系統整合廠商,其已為政府機關、學術機構、醫學中心、傳統印刷業與高科技產業等領域提供各式各樣的客制化監控解決方案。目前該公司正為台灣某家PCB工廠的生產線規劃監控系統。由於這家工廠是專為高階電腦製造專用PCB,需要經常性地調整生產品項來達到少量多樣化的製造,但也因此讓產品品質的控管備受考驗。像是該廠原本的PCB烘烤作業是由生產線上的作業員依工單來手動操控,當烘烤設定錯誤、烘烤過程中有人任意開門、又或者出現烤箱溫度異常等問題時並不容易被察覺,導致最終產出了品質不佳的印刷電路板。

為了解決困擾PCB工廠的這些問題,迅杰智能決定串連設備端與資訊端來監控熱風循環烤箱(Hot Circulation Oven)。其所提供的監控系統將以刷工單條碼的方式讓生產參數可以直接從MES傳輸給烤箱,藉此取代原本由生產線工作人員自行設定的作業模式。同時系統也會記錄烘烤過程中的相關數據,並於烤箱溫度異常時、以及烤箱門在進行烘烤中被打開時都會主動發出警示。

針對迅杰智能的規劃,這套優化烘烤作業的監控系統需要一套具有高度整合性的物聯網平台,其不論在硬體與軟體方面都要提供足夠的開放性才能順利橋接上下層,同時還要提供易於開發的工具讓設計者可以很容易地創建使用者介面與開發所需功能。此外,監控系統也需要搭配相關硬體,包括能承受工廠嚴苛環境考驗的工業電腦、可傳送資料的通訊轉換器與可擷取資料的I/O模組。

系統概述

研華提供給迅杰智能的解決方案包含了研華WebAccess/SCADA物聯網平台、工業電腦IPC-7132、雙埠Modbus閘道器EKI-1222、以及數位輸入模組ADAM-6251與數位輸出模組ADAM-6256。設備端的資料收集可透過RS-485轉Ethernet的EKI-1222來連接溫控器、ADAM-6200系列I/O模組連接烤箱、IPC-7132的USB介面埠連接條碼掃描器來完成。所收集的資料即可傳送給內裝WebAccess/SCADA軟體的工業電腦並儲存在SQL Server資料庫。而WebAccess/SCADA還能與資訊端的管理系統溝通,藉此將生產資料匯入MES,也可從MES取得工單的生產參數再傳送給底層設備。

研華WebAccess/SCADA是基於瀏覽器的SCADA遠端監控軟體。其所提供的繪圖工具與編寫語言可讓設計者快速完成系統開發,譬如此專案需要的使用者介面、溫度趨勢圖表、異常警示、防呆功能等。另外,WebAccess/SCADA的開放介面(像是ODBC、Visual Studio和Web Service)也讓跨系統的資料整合更為容易,不論是底層的設備資料或管理層的生產參數都能在系統內自由流通。而在應用方面,WebAccess/SCADA提供了不同I/O點數的版本選項,系統規劃者可依據所需擷取的資料量來配置適合的版本,待有擴充需求時再增加I/O點數來擴大監控範圍。而其免費支援1024個用戶端的特色則不但能讓多位使用者同時於線上監控生產線,也讓工廠可以省下不少授權費。

至於硬體部份:配置在11台熱風循環烤箱旁的IPC-7132,因為是工業等級的電腦所以能承受PCB工廠的高溫與高濕環境,其提供的多個I/O介面則能方便連接週邊裝置與網路。EKI-1222可將序列埠訊號轉換成乙太網路的訊號,讓資料可以透過TCP/IP網路來傳送。隔離式的ADAM-6200系列I/O模組具有較佳的抗干擾特性,還提供了自定義功能,讓設計者可以靈活配置Modbus位址。

專案導入

  • WebAccess/SCADA:基於瀏覽器的SCADA遠端監控軟體
  • IPC-7132:經濟型ATX/mATX主機板專用之壁掛式機箱
  • EKI-1222:雙埠Modbus閘道器
  • ADAM-6251:16通道隔離式數位輸入Modbus TCP模組
  • ADAM-6256:16通道隔離式數位輸出Modbus TCP模組


結論

要實現工業4.0必須先解決跨平台互操作性的問題。研華WebAccess/SCADA解決方案既能以物聯網平台無縫整合異質系統,也提供了監控所需的工業級硬體來連結裝置與採集資料。完整的解決方案讓系統開發商不用自行開發驅動程式、也不用擔心資料轉換或軟硬體相容問題,可以把更多的心力放在開發符合使用端需求的監控系統。

而研華功能強大的WebAccess/SCADA解決方案與迅杰智能嫻熟的監控系統開發能力讓此一PCB烘烤作業監控系統獲得電子工廠的高度滿意。目前監控系統已套用在兩座PCB工廠內,同時該廠還決定要擴大監控範圍,新增了WebAccess I/O點數,以便為其生產線導入更多可以優化製程的監控功能。