傳統制造業的生存和發展離不開生產，因此，如何智能化地高效管理生產線，是企業管理者必須考慮的問題。生產線智能化管理系統可采用RFID卡、無線終端設備（采用ZigBee模組）、ZigBee串口服務器（ZBCOM-300IE）、LED顯示屏和PC機組成，能使企業管理層實時掌握生產線的運轉狀態。

管理系統主要有兩個部分組成：以RFID卡為核心的信息采集系統、和以ZigBee無線通信為核心的信息傳輸系統。

1、信息采集系統

FID技術，又稱無線射頻識別，是一種通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據的通信技術，其通信過程無需在識別系統與特定目標間建立機械或光學接觸。目前在傳統的離散生產制造行業中，相對被廣泛使用的條碼技術而言 ,RFID技術可遠距離讀寫 ,能在高速移動的狀態下讀寫并存儲大量的數據，可穿透性讀寫，能在惡劣的環境下使用。

采集系統先通過RFID卡捆綁上生產車間的半成品和車間工人的識別碼，工人每做完一道工序就讀取RFID卡上的信息錄入系統，能夠對每一批貨物的進度、流向進行實時的監控。

圖 1生產線智能化管理

圖 2 信息采集系統流程圖

2、信息傳輸系統

信息傳輸系統由ZigBee終端節點模組和集中器（網關）兩個角色組成，每個工位上都設有一個ZigBee無線終端，一個集中器連接50~100個終端節點，可以將工位上的運行狀態等信息實時傳輸到后臺服務器。集中器和后臺可通過RS-232或以太網連接。

在后臺控制室管理者可通過PC與服務器相連，進而判斷在生產品的完成情況及各個工位的運轉情況，系統流程圖如下圖所示。

圖 3ZigBee信息傳輸系統

信息傳輸系統無線化的優勢在于：可以省去工廠前期布線的繁雜和后期維護的麻煩，節約線材成本；實時統計工人的產量、效率、計件工資、貨物跟蹤、品質監控和貨期把控，輕松實現可視化生產、智能化管理，從而提高產品質量與生產效益。

二、工廠智能化改造

目前德國主要工業領域中44%的企業已采用“工業4.0”相關的生產和技術模式。國內不斷有越來越多的制造企業、工廠向該方向進軍，這充分說明工業4.0已經從一個概念變成了現實。

圖4 智能工廠模型

但我們知道，目前ZigBee很多采用類似ZigBeePro、Home Automation、Smart Enengy，但在組網過程中均容易出現節點掉線現象，且通信效率較低、支持的節點數量少等，針對這些情況，致遠電子專門針對對這些參數有較高要求的應用，開發出了一套工業應用快速組網通訊協議——FastZigBee，該協議的主要特點是支持更多節點數量，攻克ZigBee節點掉線現象，使用方便、靈活，而且效率高，適合各種類型的組網功能。同時實現零門檻的ZigBee組網使用。

傳統ZigBee協議：了解ZigBee協議、基于第三方庫編程開發、測試網絡健壯性及穩定性并反復調試、規劃應用網絡、啟動等待組網、實現ZigBee通訊；

FastZigBee協議：黑匣子，軟件配置，布網，實現ZigBee組網通訊。

圖5 ZigBee協議的對比

傳統的ZigBee通訊協議節點類型分為3種：協調器、路由器、終端節點。用戶自行開發需從ZigBee的底層通訊機制到用戶API全方位的了解掌握，并且由于無線協議的復雜性和無線實驗平臺環境搭建的高額成本，導致超過50%的用戶存在ZigBee通訊的隱性問題。

圖6 ZigBee的拓撲結構

下面我們來看看，ZigBee目前使用最多的網絡通訊，如點對點通訊、主從模式（一點對多點）通訊、組網通訊。這三種通訊是目前ZigBee使用較為普遍，也是相對簡單的網絡。 傳統ZigBee通訊協議，應對這些網絡需要進行角色分配，設置相對麻煩，組網時間慢，通訊效率不高等確定，且應用不靈活。

而FastZigBee則能輕松應對這些網絡，給予客戶良好的用戶體驗，同時FastZigBee也同樣滿足ZigBee的布網規范。

1、如圖 7所示，只需將A、B兩點的目標節點地址相互指向，即可實現A、B兩點之間數據透傳。設置可使用配套的FastZigBee配置軟件，打開串口-獲取信息-修改配置，即可輕松完成配置。

圖 7 點對點通訊示意圖

2、如圖 8所示，主從模式（一點對多點）通訊，只需將B、C、D等從機節點的目標節點地址指向主節點A，同時A設置成廣播，或者用一條切換目標地址（無須重啟）指令，即可實現A-B、C、D等節點的多點數據透傳。同理設置只用使用配套的FastZigBee配置軟件即可。

圖 8 主從模式（一點對多點）通訊示意圖

3、如圖 9所示，當主從節點的距離無法直接通訊時，只需將兩點距離中一個節點（如C點）設置成路由模式，則能完成數據轉發，其他所有設置均和第2點的設置一樣。

圖 9 組網轉發示意圖

4、由以上三種基本網絡，拓展出更復雜的網絡，如下圖10所示，多級組網通訊。FastZigBee協議應對該網絡同樣也是得心應手，使用方式完全和第3點的設置一樣，只需將鏈路中無法達到的距離中間，找個節點，設置成路由模式即可。FastZigBee最大支持10級路由轉發，單級路由最大2.5KM，能夠滿足絕大部分的網絡。

圖 10 多級組網通訊示意圖

FastZigBee已在眾多的MES系統硬件中運用，為智能制造提供穩定可靠的組網通訊方案。

三、相關產品

1、RFID讀寫卡模組

2、ZigBee透傳模組

3、ZigBee網關