专利名称：生产设备及环境状况的实时监控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生产现场的监控系统，特别是涉及一种在线生产设备 及环境状况实时监控系统。
背景技术：
早期工厂制造工艺的部分全靠有经验的操作人员，以手动或目视的方 式来做操控，达到监控生产线的目的，在精度方面当然是不理想的。随着 产品质量要求的提高以及劳工成本大幅上升，传统的监控生产线方式已不 符时宜。近年来由于计算机性能的提升及价格的低廉，以计算机为基础，而具 有降低成本、减少人力、提高效率、改良质量等多重效益的工厂自动化系 统则日益普及。
自动化工厂生产线中的控制与监视是生产信息中的两项重要信息，也 是管理生产机台及人员和分析产能资要的重要来源。然而，传统上由于工 厂自动化的程度越来越高，自动化机台与机台之间的通讯电缆连接变得相 当复杂，也因此大大增加了机台故障时除错的困难度。此外，传统的自动 化监控装置也因为工厂的规模越来越大，监控设备越来越多且复杂，而使 得生产信息的整合变的困难。
因此，如何能增进自动化机台维修保养及除错的便利性，以及能有效 率地使管理人员对现场设备的运转状况能一目了然，充分掌握生产在线的 各项信息以及机器运作的状况即为本发明的重点。
由此可见，上述现有的生产设备及环境状况的实时监控系统在结构与 使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上 述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直 未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问 题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的 生产设备及环境状况的实时监控系统，实属当前重要研发课题之一，亦成为 当前业界极需改进的目标。
有鉴于上述现有的生产i殳备及环境状况的实时监控系统存在的缺陷，本发 明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合 学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的生产设备及环 境状况的实时监控系统，能够改进一般现有的生产设备及环境状况的实时 监控系统，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样 品及改进后，终于创设出确具实用^介值的本发明。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服现有的生产设备及环境状况的实时监控 系统存在的缺陷，而提供一种新型结构的生产设备及环境状况的实时监控 系统，所要解决的技术问题是使其具有数据收集功能，能提供设备运作数 据供维护保养者参考，以做到预防维护的目的，降低设备的故障率，通过 通讯接口及控制器的配合，可取得生产在线的机台设备运转、产品目标物 及环境的状况的相关监控数据，并以网络联机传递数据而达到实时监控的 目的，非常适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是釆用以下技术方案来实现的。依据
本发明提出的生产设备及环境状况的实时监控系统，其包含多数机台监 控控制器，形成一机台监控群组，用以各別监控一生产在线的机台设备运 转、产品目标物及环境状况，于其上设置有一监控端模块，该监控端模块至少 包含 一扫描单元，用以撷取生产在线的相关设定数据； 一侦测单元，连 接一侦测装置，用以撷取一环境侦测数据； 一中央处理单元，用以接收该 扫描单元及该侦测单元所撷取的数据，并输出一监控数据；以及一控制器 局域网络总线单元(CANBUS),用以接收该中央处理单元所取得的该监控数 据，并输出该监控数据； 一监控主机控制器，设置有一主机端模块，用以 搜集该机台监控群组所输出的该些监控数据； 一网络集线器，连接该监控 主机控制器，通过一网络输出该些监控数据；以及一服务器端，接收该些 监控数据，使远程管理者可实时得到生产在线的机台设备运转、产品目标 物及环境的状况的相关监控数据，达到实时监控的目的。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的实时监控系统，其中所述的网络集线器可连接多个监控主机控 制器，该些监控主机控制器各自连接有其所属的机台监控群组。
前述的实时监控系统，其中所述的扫描单元所撷取的相关设定数据包 含 一生产设定、 一在线生产人员管理数据及一生产线物料管控数据。
前述的实时监控系统，其中所述的侦测装置可为一微动开关、 一红外 线传感器、 一磁簧开关、 一温湿度传感器或一压力传感器。
前述的实时监控系统，其中所述的中央处理单元更包含至少连接一外 围设备，用以根据所取得的该监控资料对该外围设备进行参数的自动调校。
前述的实时监控系统，其中所述的一机台监控群组中，该些机台监控 控制器间的连接是通过一 实体线路串联每一机台监控控制器上的该控制器 局域网络总线单元，并于该实体线路的一端连接该机台监控群组所属的该 监控主机控制器。
前述的实时监控系统，其中所述的监控端模块更包含一无线传输单元，用以取代该控制器局域网络总线单元，利用无线传输方式与同 一机台监控群 组中的该些机台监控控制器做连接，并传送该监控数据给该机台监控群组 所属的该监控主机控制器。
前述的实时监控系统，其中所述的监控端模块更包含 一记忆存取单
二机台i备设定与工作设定接二； 二生产输入单元，用以设定该产品目标 物的相关参数，及查看该机台监控控制器的设定值； 一警示输出单元，通 过一发光模块，显示该机台监控控制器目前实时状况及警告讯息。
前述的实时监控系统，其中所述的主机端模块至少包含 一控制器局 域网络总线单元(CANBUS)，用以搜集该机台监控群组所输出的该些监控资 料； 一中央处理单元，用以接收该些监控数据； 一以太网络单元，用以从 该中央处理单元取得该些监控资料，并传送至该网络集线器。
前述的实时监控系统，其中所述的主机端模块更包含一无线传输单元，用 以取代该控制器局域网络总线单元，利用无线传输方式与同 一机台监控群 组中的该些机台监控控制器做连接，并搜集该机台监控群组所传送的该些 监控数据。
借由上述技术方案，本发明生产设备及环境状况的实时监控系统至少 具有下列优点及有益效果
本发明提供一种监控系统，通过通讯接口，经由现场控制器，使现场 机台设备的运转状况及运转数据得以显示于服务器端监控计算机的画面，使远 程管理者对现场机台设备的运转状况，能够一目了然，充分掌握机器的运 作而具有降低成本、减少人力、提高效率、改良质量等多重效益。而通过 控制器的改良，使得机台间的通讯电缆线变的精简，就算串联的该些机台 监控控制器中有任何一机台监控控制器发生故障，其它的机台监控控制器 仍能正常传送其监控数据给一监控主机控制器，也避免了传统上每一机台 监控控制器皆需一通讯电缆与该监控主机控制器所造成的复杂电缆线问 题，方便维护保养的进行。。
综上所述，本发明通过通讯接口，经由现场控制器，使现场机台设备 的运转状况及运转数据得以显示于服务器端监控计算机的画面，使远程管 理者对现场机台设备的运转状况，能够一目了然，充分掌握机器的运作而 具有降低成本、减少人力、提高效率、改良质量等多重效益，而通过控制 器的改良，使得机台间的通讯电缆线变的精简，方便维护保养的进行。本 发明具有上述诸多优点及实用价值，其不论在产品结构或功能上皆有较大 改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的 生产设备及环境状况的实时监控系统具有增进的突出功效，从而更加适于 实用，并具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的 技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和 其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附 图，详细说明如下。
图1为本发明的实时监控系统的示意图。
图2为本发明的监控端模块功能方框图。 图3为本发明的主机端模块功能方框图。
100:实时监控系统102:机台监控控制器
103a--d:才几台监控群组104a--d:监控主机控制器
106:网络集线器108:月良务器端
200:监控端模块204:侦测单元
210:外围设备202、302扫描单元
206、306:中央处理单元208、308控制器局域网络总线单元
212、312:记忆存取单元214、314输入键单元
216、316:生产输入单元218、318警示输出单元
220、320:显示单元222、322电源模块
224、324:无线传输单元300:主机端才莫块
304:以太网络单元
具体实施例方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功 效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的生产设备及环境状况 的实时监控系统其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。
有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图 式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式
的说明，当
;了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以 限制。
为充分了解本发明的目的、特征及功效，兹藉由下述具体的实施例，并配
合所附的图式，对本发明做一详细说明，说明如后
请参阅图1所示，其为本发明实时监控系统的示意图。本发明提供一 种生产设备及环境状况的实时监控系统100,具有一分布式控制系统 (Distributed Control System, DCS),其包含多l太机台监控控制器 (DCS-DC) 102、多数监控主机控制器(DCS-HOST) 104a-d、 一网络集线器106、 一服务器端108。该多数机台监控控制器102会分别组成多数个机台 监控群组103a-d，该些才几台监控群组103a-d分别对应连4妄有一监控主机控 制器104a-d。该些机台监控群组103a-d与该些监控主机控制器104a-d的 数量仅为示例用，并不能为一种限制，任何硬件结构上可达到的数量皆为 可实施的范围。
如图1所示，该些机台监控控制器102各别监控一生产在线的机台设 备运转、产品目标物及环境状况，并送出该些监控资料。于一机台监控群 组中(以103a为例)，该些机台监控控制器102通过一实体线路串联每一 机台监控控制器102,并于一端连接该监控主机控制器104a。由于单一线 路的串接使得机台设备之间的线路连接数量大大的精简，而方便维护保养 以及故障排除的进行。接着，该些监控主机控制器104a-d搜集由该些机台 监控群组103a-d所送出的该些监控数据，再通过网络线路各自连接至该网 络集线器106,该网络集线器106再通过一因特网(Internet )或一局域网 络(LAN)或一内部网络(Intranet )传送该些监控数据给位于远程的该服 务器端108。达到现场机台设备的运转状况及运转数据得以显示于服务器端 监控计算机的画面，使远程管理者对现场机台设备的运转状况，能够一目了然。
请参阅图2，是本发明的监控端模块功能方框图。该机台监控群组 103a-d上各设置有一监控端模块2QQ，该监控端模块包含 一扫描单元2Q2、 一 侦测单元204 、 一中央处理单元206 、 一控制器局域网络总线单元 (Controller Area Network bus, CANBUS ) 208。该扫描单元202可为一种 条形码(Barcode)或二维码(QR Code);漠块，用以撷取生产在线的相关 设定数据，人员管理数据，生产线物料管控数据。该侦测单元204连接一 侦测装置，用以撷取一环境侦测数据，如用以感应设备状况，接收产品 目标物、物料状况及现场环境状况。该侦测装置可为 一微动开关、 一红 外线传感器、一^f兹簧开关、 一温湿度传感器或一压力传感器等各种可产生 数据数据的传感器或信号产生开关。该中央处理单元206为一种ARM嵌入 式系统设计的中央处理器(ARM-Based CPU),具有控制本发明整体的控制 器以及跟该服务器端计算机108以通讯接口 (如CANBUS)沟通达成所有 的指令动作。该中央处理单元206用以接收该扫描单元202及该侦测单元 204所撷取的数据，并输出一监控数据。
图2中，该控制器局域网络总线单元(CANBUS) 208以CANBUS通讯接 口串联该些机台监控控制器102及一监控主机控制器(如104a )，用以接 收该中央处理单元206所取得的该监控数据，并送出该监控数据至该监控 主机控制器(如104a )。该控制器局域网络总线单元(CANBUS) 208在40 米以内的传输距离，其传输速率为1 MB/s,在10公里以内的传输距离，其传输速率为5 KB/s，并超越传统工业常用的传输接口 RS 422/485 (控制节点 数最多256个)。其中，该些机台监控控制器102最多可串接的数量取决于 对CANBUS的位控制编辑方式，而最多可串接数量为2的29次方(在CANBUS 2. OB的版本中，控制器的标志长度可为11位或29位)。该控制器局域网络 总线单元208具有一输出及输入端(图中未示)，使得串接的通讯电缆线能 独立传送数据而不受该机台监控控制器102的影响，因此就算串联的该些 机台监控控制器中有任何一机台监控控制器102发生故障，其它的机台监 控控制器102仍能正常传送其监控数据给一监控主机控制器(如104a )。
图2中，该中央处理单元206更包含至少连接一外围设备210,用以根 据所取得的该监控资料对该外围设备进行参数的自动调校，如当该侦测 装置侦测到机台设备温度过高时，该机台设备的一外围设备(散热装置) 自动加强其散热效能以达自动调校的功能。
其中，该监控端模块200更包含 一记忆存取单元212、 一输入键单元 214、 一生产输入单元216、 一警示输出单元218、 一显示单元220、 一电源 模块222及一无线传输单元224。该记忆存取单元212为一电可擦除可编程 只读存储器 (Electr ica 1 ly-Erasable Programmable Read-Only Memory, EEPR0M),用以储存经该中央处理单元206所处理的未传输数据， 以保障电源的中断亦不致产生数据的遗失。该输入4建单元(Key pad) 214，为 一机台设备设定与工作设定接口，用以设定机台设备的机号/型号、容许误 差率及变更密码，以及用以设定工作班别、操作人员、客户名称、生产料 号及模穴数量等。该生产输入单元216用以设定该产品目标物的相关参数，及 查看该机台监控控制器的设定值。该警示输出单元218通过一发光模块，显示 该机台监控控制器目前实时状况及警告讯息。该显示单元220用以显示出 上述各项信息字样与图标。该电源模块222更具有一备援电力模块(图中 未示)。
图2中，亦可利用该无线传输单元224取代该控制器局域网络总线单 元208，利用无线传输方式与同一机台监控群组(如103a)中的该些机台 监控控制器102做连接，并传送该监控数据给该机台监控群组所属的该监 控主机控制器(如104a )。
接着请参阅图3，是本发明的主机端模块功能方框图。每一监控主机控 制器具有一主机端模块300，其与该监控端模块200大致相同，不同之处在 于该主机端模块300不具有一侦测单元及一外围设备，而多了一以太网络 单元。该主机端模块300包含 一扫描单元302、 一以太网络单元304、 一 中央处理单元306、 一控制器局域网络总线单元(CANBUS) 308、 一记忆存 取单元312、 一输入4建单元314、 一生产输入单元316、 一警示输出单元318、 一 显示单元320、 一电源模块322及一无线传输单元324。其中，该主机端模块300用以使一监控主机控制器(如104a)可搜 集该机台监控群组(如103a)所送出的该些监控数据，其可通过该控制 器局域网络总线单元(CANBUS) 308或该无线传输单元324以实体线路或无 线传输方式来搜集该些监控资料，并由该中央处理单元306所接收。再通 过该以太网络单元304从该中央处理单元306取得该些监控数据，传送至 该网络集线器106,完成一机台监控群组(如103a)的监控数据传递。
综上所述，通过本发明生产设备及环境状况的实时监控系统，远程管 理者能有效地掌控现场的生产状况及生产相关数据与报表。本发明的监控 端模块与主机端模块的设计更能提供稳定的监控控制器，使其日后的维修 与保养更加简洁有效。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式 上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发 明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利 用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但 凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例 所作的任何筒单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围 内。
权利要求
1、一种生产设备及环境状况的实时监控系统，其特征在于其包含多数机台监控控制器，形成一机台监控群组，用以各别监控一生产在线的机台设备运转、产品目标物及环境状况，于其上设置有一监控端模块，该监控端模块至少包含一扫描单元，用以撷取生产在线的相关设定数据；一侦测单元，连接一侦测装置，用以撷取一环境侦测数据；一中央处理单元，用以接收该扫描单元及该侦测单元所撷取的数据，并输出一监控数据；以及一控制器局域网络总线单元(CANBUS)，用以接收该中央处理单元所取得的该监控数据，并输出该监控数据；一监控主机控制器，设置有一主机端模块，用以搜集该机台监控群组所输出的该些监控数据；一网络集线器，连接该监控主机控制器，通过一网络输出该些监控数据；以及一服务器端，接收该些监控数据，使远程管理者可实时得到生产在线的机台设备运转、产品目标物及环境的状况的相关监控数据，达到实时监控的目的。
2、 根据权利要求1所述的实时监控系统，其特征在于其中所述的网络 集线器可连接多个监控主机控制器，该些监控主机控制器各自连接有其所 属的机台监控群组。
3、 根据权利要求1或2所述的实时监控系统，其特征在于其中所述的 扫描单元所撷取的相关设定数据包含 一生产设定、 一在线生产人员管理 数据及一生产线物料管控数据。
4、 根据权利要求1或2所述的实时监控系统，其特征在于其中所述的 侦测装置可为一微动开关、 一红外线传感器、一^兹簧开关、 一温湿度传感 器或一压力传感器。
5、 根据权利要求1或2所述的实时监控系统，其特征在于其中所述的 中央处理单元更包含至少连接一外围设备，用以根据所取得的该监控资料 对该外围设备进行参数的自动调校。
6、 根据权利要求1或2所述的实时监控系统，其特征在于其中所述的 一机台监控群组中，该些机台监控控制器间的连接是通过一 实体线路串联 每一机台监控控制器上的该控制器局域网络总线单元，并于该实体线路的 一端连接该机台监控群组所属的该监控主机控制器。
7、 根据权利要求1或2所述的实时监控系统，其特征在于其中所述的监控端模块更包含一无线传输单元，用以取代该控制器局域网络总线单元，利 用无线传输方式与同 一机台监控群组中的该些机台监控控制器做连接，并 传送该监控数据给该机台监控群组所属的该监控主机控制器。
8、 根据权利要求1或2所述的实时监控系统，其特征在于其中所述的监控端模块更包含:一、、iz '-卜、-卜、，'-'一输入4建单元，为 一机台设备设定与工作设定接口 ； 一生产输入单元，用以设定该产品目标物的相关参数，及查看该机台监控控制器的设定值；一警示输出单元，通过一发光模块，显示该机台监控控制器目前实时状况及警告讯息。
9、 根据权利要求1或2所述的实时监控系统，其特征在于其中所述的 主机端模块至少包含一控制器局域网络总线单元(CANBUS)，用以搜集该机台监控群组所输 出的该些监控资料；一中央处理单元，用以接收该些监控数据；一以太网络单元，用以从该中央处理单元取得该些监控资料，并传送 至该网络集线器。
10、 根据权利要求1或2所述的实时监控系统，其特征在于其中所述 的主机端模块更包含一无线传输单元，用以取代该控制器局域网络总线单 元，利用无线传输方式与同 一机台监控群组中的该些机台监控控制器做连 接，并搜集该机台监控群组所传送的该些监控数据。
全文摘要
本发明是有关于一种生产设备及环境状况的实时监控系统，其包含多数设置有监控端模块的机台监控控制器形成的机台监控群组、设置有主机端模块的监控主机控制器、网络集线器以及服务器端。本发明通过通讯接口，经由现场控制器，使现场机台设备的运转状况及运转数据得以显示于服务器端监控计算机的画面，使监控人员对现场机台设备的运转状况，能够一目了然，充分掌握机器的运作而具有降低成本、减少人力、提高效率、改良质量等多重效益。而通过控制器的改良，使得机台间的通讯电缆线变的精简，方便维护保养的进行。
文档编号G05B19/418GK101604159SQ20081011144
公开日2009年12月16日 申请日期2008年6月12日 优先权日2008年6月12日
发明者吕美荣, 游炳唐, 陈必铮, 黄清志 申请人:联准科技股份有限公司;杨耀铭;陈冠扬