采用Profibus現場(chǎng)總線(xiàn)的車(chē)問(wèn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化管理設計

隨著(zhù)汽車(chē)行業(yè)之間競爭的日益激烈，各生產(chǎn)廠(chǎng)家都普遍面臨著(zhù)提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)管理水平等種種壓力。對于汽車(chē)項目而言，無(wú)論是新建項目，還是現有設備的擴展和改造，在規劃和設計控制系統時(shí)都應該有一個(gè)基本指導原則：采用最先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)和產(chǎn)品，從而最大程度減小系統集成和調試時(shí)間、降低投資成本，方便生產(chǎn)運行階段的維護與工藝調整；提高各工藝設備系統的穩定性，減少故障停機時(shí)間保證計劃產(chǎn)量的實(shí)現。

西門(mén)子公司的Profibus現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)為這個(gè)系統提供了一個(gè)完整的解決方案。在過(guò)去的十多年里，隨著(zhù)生產(chǎn)車(chē)間自動(dòng)化和過(guò)程自動(dòng)化中分散化結構的迅速增長(cháng)，現場(chǎng)總線(xiàn)系統的應用日益普遍。其原因之一是現場(chǎng)總線(xiàn)系統實(shí)現了數字和模擬輸入／輸出模塊、智能信號裝置和過(guò)程調節裝置與可編程邏輯控制器(PLC)和PC之間的數據傳輸，把I／O通道分散到實(shí)際需要的現場(chǎng)設備附近，使安裝和布線(xiàn)的費用開(kāi)銷(xiāo)減少到最小，從而使成本費用大大的節省。其原因之二是標準化的現場(chǎng)總線(xiàn)具有“開(kāi)放”的通信接口，允許用戶(hù)選用不同制造商生產(chǎn)的分散I／O裝置和現場(chǎng)設備。

Profibus現場(chǎng)總線(xiàn)系統的結構是透明和開(kāi)放的。只有這樣，工程師們才可能從市場(chǎng)上大量可供應的現場(chǎng)設備和部件中選擇最佳的產(chǎn)品組成他們自己的系統?，F場(chǎng)總線(xiàn)Profibus滿(mǎn)足了生產(chǎn)過(guò)程現場(chǎng)級數據可存取性的重要要求。一方面它覆蓋了傳感器／執行器領(lǐng)域的通信需求，另一方面又具有單元級領(lǐng)域的所有網(wǎng)絡(luò )通信功能。特別在“分散I／O”領(lǐng)域，由于有大量的、種類(lèi)齊全的、可連接的現場(chǎng)設備可供選用，同時(shí)該總線(xiàn)系統又提供了豐富的設備診斷信息，操作員可以直接通過(guò)監控計算機了解整個(gè)車(chē)間系統設備的健壯性，為故障的判斷提供直截了當的輔助手段，大大減少了故障的排除時(shí)間。

有了Profibus現場(chǎng)總線(xiàn)系統的電氣技術(shù)方面的保證，并且在設計中融人了先進(jìn)的TPS生產(chǎn)管理理念，從而使總裝車(chē)間的信息傳遞、物流狀況等實(shí)時(shí)地展現在管理者和操作者的面前，及時(shí)有效地提高了管理水平，減少了故障停線(xiàn)頻率，保證了汽車(chē)的質(zhì)量。

1系統的技術(shù)要求及功能概述

1.1管理職能

該系統作為轎車(chē)總裝車(chē)間信息傳遞的一個(gè)子系統，要求實(shí)現如下過(guò)程的管理職能：

(1)工序作業(yè)管理

各工序可以由操作者通過(guò)系統進(jìn)行支援呼叫和必要信息的遠程傳遞，如維修、供應、工藝、質(zhì)量等，使工序過(guò)程透明化。并對各區域、各類(lèi)別呼叫進(jìn)行分類(lèi)統計分析。

(2)設備狀態(tài)管理

在線(xiàn)主體及關(guān)鍵設備可以通過(guò)對人工呼叫、設備信號提取等方式，確認設備生產(chǎn)運行狀態(tài)、維修需求等，以進(jìn)行相關(guān)的指示、播報，并對主生產(chǎn)線(xiàn)的停線(xiàn)工時(shí)進(jìn)行分析和報表統計。

(3)質(zhì)量管理

系統能通過(guò)人工呼叫、設備控制信息采集等方式，確認可能?chē)乐赜绊懏a(chǎn)品質(zhì)量的裝配過(guò)程，對影響過(guò)程和位置進(jìn)行實(shí)時(shí)申報，并在必要時(shí)控制停線(xiàn)，同時(shí)進(jìn)行數據庫記錄存儲、查詢(xún)和統計、分析。

(4)供應(物流控制)管理

對物流配送的需求進(jìn)行實(shí)時(shí)呼叫，并給物流系統直觀(guān)提示；對生產(chǎn)線(xiàn)節拍進(jìn)行提示，為
物流配貨提供支持；就物流對生產(chǎn)過(guò)程的影響進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，并統計及生成有關(guān)報表分析。

(5)節拍管理

系統通過(guò)節拍提示屏進(jìn)行節拍進(jìn)程提示，結合必要的預警音樂(lè )，作為操作工人和物流配貨的工作提示。

(6)停線(xiàn)管理

對如下幾種情況賦予系統停線(xiàn)權限：

①在主裝配線(xiàn)(一次內飾、底盤(pán)線(xiàn)、二次內飾)工位呼叫發(fā)出后，車(chē)到整車(chē)位沒(méi)有消除呼叫時(shí)。

②設備限制不可以越位裝配的，在到達位置限制點(diǎn)時(shí)。

③重要質(zhì)量問(wèn)題停線(xiàn)，如漏裝、裝配不合格等。

④計劃停線(xiàn)，即按照生產(chǎn)計劃的停線(xiàn)，如產(chǎn)量完成停線(xiàn)，休息時(shí)間停線(xiàn)等。

⑤停線(xiàn)原因的統計與報表：系統具備對各類(lèi)停線(xiàn)進(jìn)行統計和匯總分析的能力，并能夠生成相關(guān)報表。同時(shí)核算主線(xiàn)開(kāi)動(dòng)率。

(7)環(huán)境管理

系統除常規工位狀態(tài)顯示外，能夠進(jìn)行生產(chǎn)計劃、完成產(chǎn)量、停臺、日歷、時(shí)間等有關(guān)信息顯示，并能有選擇地通過(guò)廣播系統播放多種背景音樂(lè )。

1.2 信息輸出形式

系統信息采用如下五種方式輸出：

(1)LED雙基色顯示屏

規格大小為：4 000 mm×2 000 mm，雙面顯示；對生產(chǎn)工位狀態(tài)、生產(chǎn)狀況(生產(chǎn)計劃數量、完成產(chǎn)量等)有關(guān)信息進(jìn)行綜合顯示。該方式是系統輸出的主要途徑。

(2)電腦終端

設置電腦終端，并賦予不同的權限，進(jìn)行信息顯示、匯總分析、設置和系統管理等。該方式是系統輸出和管理的主要手段。在終端預留以太網(wǎng)接口，以便將車(chē)間級信息通過(guò)Internet共享。

(3)聲音報警

對重要的呼叫內容，在顯示屏附近和現場(chǎng)關(guān)鍵點(diǎn)設置聲音報警。該方式是系統輸出的輔助手段。

(4)燈光報警

對重要的呼叫內容，在顯示屏附近設置轉燈報警，所有拉線(xiàn)點(diǎn)設置燈光指示。該方式是系統輸出的輔助手段。

2系統組成

2.1系統硬件的組成

以Profibus總線(xiàn)為網(wǎng)絡(luò )結構的PLC控制系統如圖1所示。