Profibus現(xiàn)場總線技術(shù)在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用
長安汽車制造廠原來可以生產(chǎn)6種型號汽車,年產(chǎn)量在8萬輛左右。他的總裝生產(chǎn)線是在80年代末引進(jìn)美國50年代技術(shù)制造的,由于在設(shè)計(jì)、制造上存在許多缺陷,導(dǎo)致系統(tǒng)有故障率高,生產(chǎn)效率低等諸多問題。長安公司為適應(yīng)中國加入WTO后對汽車行業(yè)的沖擊,保持中國微型汽車生產(chǎn)企業(yè)的龍頭位置,在不斷推出新車型的同時,生產(chǎn)線的制造能力成為了企業(yè)發(fā)展的瓶頸。通過我們對總裝生產(chǎn)線的改造,大大提高了生產(chǎn)效率,將產(chǎn)量提高到20萬輛/年,并且具備了多種車型混裝能力,可以滿足不斷推出新車型的生產(chǎn)需求。
二、改造方案的確定
總裝車間的原生產(chǎn)線控制系統(tǒng)采用的是三菱PLC系統(tǒng),傳統(tǒng)的控制模式。所有分布在車間的信號靠IO電纜連接至PLC柜,設(shè)備的故障報警信息全部通過BCD碼來顯示,工人對生產(chǎn)線的干預(yù)僅限于啟動、停止和急停操作。根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)的實(shí)際情況,該控制系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)需求:
1、無法提供故障的準(zhǔn)確檢測和判斷。時間對于總裝車間來講是分秒必爭,尤其是在產(chǎn)量達(dá)到一定規(guī)模以后。故障產(chǎn)生時,維修人員需要以最快的速度發(fā)現(xiàn)和解決問題,老系統(tǒng)必須由工人根據(jù)報警代碼尋找故障地點(diǎn),再根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分析原因,故障停線時間因此比較長。尤其是在PLC本身發(fā)生故障時,往往會浪費(fèi)更多的時間。
2、檢修困難。總裝車間的信號多,而且分布面積很廣,橋架里的電纜敷設(shè)很擁擠,加之時間比較長,線號已經(jīng)模糊不清,維修工人需要更換電纜、電氣元件等需要耗費(fèi)很大的工作量。
3、無法為工廠資源管理信息系統(tǒng)(MRPII)提供快速、準(zhǔn)確的生產(chǎn)信息。車間的零部件物流無法根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)進(jìn)度進(jìn)行合理的調(diào)度。
西門子公司的PROFIBUS現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),為這個系統(tǒng)提供了一個完整的解決方案。在過去的十多年里,隨著生產(chǎn)車間自動化和過程自動化中分散化結(jié)構(gòu)的迅速增長,現(xiàn)場總線系統(tǒng)的應(yīng)用日益普遍。其原因之一是:現(xiàn)場總線系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字和模擬輸入/輸出模塊、智能信號裝置和過程調(diào)節(jié)裝置與可編程邏輯控制器(PLC)和PC之間的數(shù)據(jù)傳輸,把I/O通道分散到實(shí)際需要的現(xiàn)場設(shè)備附近,使安裝和布線的費(fèi)用開銷減少到最小,從而使成本費(fèi)用大大地節(jié)省。其原因之二是:標(biāo)準(zhǔn)化的現(xiàn)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(chǎn)的分散I/O裝置和現(xiàn)場設(shè)備。
PROFIBUS現(xiàn)場總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(yīng)的現(xiàn)場設(shè)備和部件中選擇最佳的產(chǎn)品組成他們自己的系統(tǒng)?,F(xiàn)場總線PROFIBUS滿足了生產(chǎn)過程現(xiàn)場級數(shù)據(jù)可存取性的重要要求。一方面它覆蓋了傳感器/執(zhí)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、種類齊全的、可連接的現(xiàn)場設(shè)備可供選用。同時該總線系統(tǒng)又提供了豐富的設(shè)備診斷信息,操作員可以直接通過監(jiān)控計(jì)算機(jī)了解整個車間系統(tǒng)設(shè)備的健壯性,為故障的判斷提供直截了當(dāng)?shù)妮o助手段,大大減少了故障的排除時間。
Profibus利用了現(xiàn)有的國家標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)。其協(xié)議以國際ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)組織)標(biāo)準(zhǔn)OSI(開放系統(tǒng)互連)參考模型為基礎(chǔ)。ISO/OSI通信標(biāo)準(zhǔn)模型由7層組織,并分成兩類。一類是面向用戶的第5層到第7層,另一類是面向網(wǎng)絡(luò)的第1層到第4層。第1層到第4層描述數(shù)據(jù)從一個地方傳輸?shù)搅硪粋€地方,而第5層到第7層給用戶提供適當(dāng)?shù)姆绞饺ピL問網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
我們根據(jù)國內(nèi)外類似系統(tǒng)的運(yùn)行管理情況以及在該行業(yè)中的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),依照國際自動控制領(lǐng)域的發(fā)展趨勢,本著安全可靠、簡單實(shí)用、先進(jìn)(十年不落后)的原則,充分發(fā)揮西門子自動化產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)勢,以S7控制平臺和開放的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)ProfibusTM體系為核心,采用最新的控制器、驅(qū)動、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及工控軟件產(chǎn)品為用戶提供了一個由計(jì)算機(jī)、PLC、現(xiàn)場分布式I/O組成的多級的、開放的、模塊化的、實(shí)時多任務(wù)的集散型可擴(kuò)展數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)。
該系統(tǒng)采用集成工業(yè)現(xiàn)場總線、控制總線和100/1000M高速以太網(wǎng)組成的混合三層體系結(jié)構(gòu),既支持基于瀏覽器的B/S結(jié)構(gòu)體系,也支持C/S結(jié)構(gòu)體系。
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