采用Profibus現場總線的車問生產過程自動化管理設計

隨著汽車行業之間競爭的日益激烈，各生產廠家都普遍面臨著提高生產效率、降低生產成本、提高生產管理水平等種種壓力。對于汽車項目而言，無論是新建項目，還是現有設備的擴展和改造，在規劃和設計控制系統時都應該有一個基本指導原則：采用最先進的自動化技術和產品，從而最大程度減小系統集成和調試時間、降低投資成本，方便生產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，減少故障停機時間保證計劃產量的實現。

西門子公司的Profibus現場總線網絡技術為這個系統提供了一個完整的解決方案。在過去的十多年里，隨著生產車間自動化和過程自動化中分散化結構的迅速增長，現場總線系統的應用日益普遍。其原因之一是現場總線系統實現了數字和模擬輸入／輸出模塊、智能信號裝置和過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通道分散到實際需要的現場設備附近，使安裝和布線的費用開銷減少到最小，從而使成本費用大大的節省。其原因之二是標準化的現場總線具有“開放”的通信接口，允許用戶選用不同制造商生產的分散I／O裝置和現場設備。

Profibus現場總線系統的結構是透明和開放的。只有這樣，工程師們才可能從市場上大量可供應的現場設備和部件中選擇最佳的產品組成他們自己的系統。現場總線Profibus滿足了生產過程現場級數據可存取性的重要要求。一方面它覆蓋了傳感器／執行器領域的通信需求，另一方面又具有單元級領域的所有網絡通信功能。特別在“分散I／O”領域，由于有大量的、種類齊全的、可連接的現場設備可供選用，同時該總線系統又提供了豐富的設備診斷信息，操作員可以直接通過監控計算機了解整個車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間。

有了Profibus現場總線系統的電氣技術方面的保證，并且在設計中融人了先進的TPS生產管理理念，從而使總裝車間的信息傳遞、物流狀況等實時地展現在管理者和操作者的面前，及時有效地提高了管理水平，減少了故障停線頻率，保證了汽車的質量。

1系統的技術要求及功能概述

1.1管理職能

該系統作為轎車總裝車間信息傳遞的一個子系統，要求實現如下過程的管理職能：

(1)工序作業管理

各工序可以由操作者通過系統進行支援呼叫和必要信息的遠程傳遞，如維修、供應、工藝、質量等，使工序過程透明化。并對各區域、各類別呼叫進行分類統計分析。

(2)設備狀態管理

在線主體及關鍵設備可以通過對人工呼叫、設備信號提取等方式，確認設備生產運行狀態、維修需求等，以進行相關的指示、播報，并對主生產線的停線工時進行分析和報表統計。

(3)質量管理

系統能通過人工呼叫、設備控制信息采集等方式，確認可能嚴重影響產品質量的裝配過程，對影響過程和位置進行實時申報，并在必要時控制停線，同時進行數據庫記錄存儲、查詢和統計、分析。

(4)供應(物流控制)管理

對物流配送的需求進行實時呼叫，并給物流系統直觀提示；對生產線節拍進行提示，為
物流配貨提供支持；就物流對生產過程的影響進行實時記錄，并統計及生成有關報表分析。

(5)節拍管理

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

(6)停線管理

對如下幾種情況賦予系統停線權限：

①在主裝配線(一次內飾、底盤線、二次內飾)工位呼叫發出后，車到整車位沒有消除呼叫時。

②設備限制不可以越位裝配的，在到達位置限制點時。

③重要質量問題停線，如漏裝、裝配不合格等。

④計劃停線，即按照生產計劃的停線，如產量完成停線，休息時間停線等。

⑤停線原因的統計與報表：系統具備對各類停線進行統計和匯總分析的能力，并能夠生成相關報表。同時核算主線開動率。

(7)環境管理

系統除常規工位狀態顯示外，能夠進行生產計劃、完成產量、停臺、日歷、時間等有關信息顯示，并能有選擇地通過廣播系統播放多種背景音樂。

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；對生產工位狀態、生產狀況(生產計劃數量、完成產量等)有關信息進行綜合顯示。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。在終端預留以太網接口，以便將車間級信息通過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關鍵點設置聲音報警。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，所有拉線點設置燈光指示。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總線為網絡結構的PLC控制系統如圖1所示。