摘要：完成歐姆龍以太網(wǎng)在NEPID系統(tǒng)中的開發(fā)，并由此實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通信，與工程管理服務(wù)器的聯(lián)網(wǎng)管理。所設(shè)計(jì)的歐姆龍以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)管理者對現(xiàn)生產(chǎn)的整體控制和基本數(shù)據(jù)的管理。從工程實(shí)際應(yīng)用的角度系統(tǒng)地描述了歐姆龍以太網(wǎng)在生產(chǎn)管理和
系統(tǒng)控制中的實(shí)現(xiàn)。
關(guān)鍵詞：工業(yè)以太網(wǎng)；NEPID；控制；生產(chǎn)管理
Abstract:The main purpose is to complete the development of the Omron Ethernet within NEPID system, and thus to carry on an actual Ethernet communication, completion NEPID system of server allied net management. The Omron Ethernet designed by this text developed the management of various basic data of the inferiority each work spot and produced the superintendent of the whole production controlling. This text systematically described the process of the Omron Ethernet in producing management and system controlling.
Key words: Industrial Ethernet; NEPID; Control; Producing Management
1.引言
風(fēng)神襄樊汽車有限公司在生產(chǎn)天籟系列汽車時(shí)，一直采用由生產(chǎn)調(diào)度中心提前下計(jì)劃到車間，再由車間根據(jù)計(jì)劃調(diào)度工位生產(chǎn)的管理模式。這種多級管理模式不僅浪費(fèi)了大量人力資源，同時(shí)也浪費(fèi)了用來加載生產(chǎn)管理信息（含有車身信息如：同期生產(chǎn)號、流水號等）的紙張和打孔卡，而且這種管理模式的自動化程度不高。為了降低公司生產(chǎn)管理成本，充分利用人力資源，提高自動化程度而進(jìn)行了NEPID系統(tǒng)（汽車自動化生產(chǎn)管理系統(tǒng)，以下簡稱NEPID系統(tǒng)）的開發(fā)。在NEPID系統(tǒng)的開發(fā)中，使用耐高溫、無源的NEPID讀寫卡裝備在每個車身，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備側(cè)立體庫的以太網(wǎng)控制。
課題的主要任務(wù)是對工廠的PBS立體成品庫和SBS面漆存儲庫的控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，使其能夠接收由中央控制室服務(wù)器發(fā)出的控制信息，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)手動指定或者由中央控制室服務(wù)器來決定車身搬入和搬出的功能，并將移動中的車載信息通
過以太網(wǎng)傳輸給中央控制室的服務(wù)器。同時(shí)具備調(diào)整和半自動功能，方便用戶操作。為了使現(xiàn)場控制系統(tǒng)能夠與生產(chǎn)管理服務(wù)器順利交換數(shù)據(jù)，與NEPID系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，選擇了使用可編程控制器及以太網(wǎng)模塊，建立通過以太網(wǎng)與生產(chǎn)管理服務(wù)器連接的方案。
2.系統(tǒng)開發(fā)中的PLC功能
NEPID系統(tǒng)開發(fā)包括對面漆存儲庫SBS和立體成品庫PBS控制系統(tǒng)及中涂和上涂工位控制系統(tǒng)。歐姆龍可編程控制器在面漆存儲庫SBS和立體成品庫PBS控制系統(tǒng)中承擔(dān)控制任務(wù)，采用以太網(wǎng)與中央控制室進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。在NEPID系統(tǒng)中，還連接有多臺NEPID系統(tǒng)設(shè)定盤及視頻監(jiān)聽設(shè)備作為現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，使得現(xiàn)場控制系統(tǒng)功能更加完善。
2.1 PBS需要實(shí)現(xiàn)的功能
在成品立體庫中要求完成對進(jìn)入PBS立體庫的搬入控制、退出PBS立體庫的搬出控制、退出PBS立體庫的分支控制、退出PBS立體庫的搬出計(jì)劃制定和進(jìn)入總裝的空進(jìn)程控制，實(shí)現(xiàn)立體庫的功能。其功能體現(xiàn)在：
（1）車輛搬送功能；將涂裝工程完成的車輛由涂裝工廠向裝配工廠搬送。
（2）吸收生產(chǎn)差異的緩沖器；涂裝工程和裝配工程之間的生產(chǎn)實(shí)際績效存在差異的時(shí)候承擔(dān)一個緩沖器的作用，使涂裝工程和裝配工程的生產(chǎn)損失相互之間互不影響。彌補(bǔ)在生產(chǎn)過程中因?yàn)樵O(shè)備故障、品質(zhì)不良、出勤率低下、開動時(shí)間的差異等
原因造成的生產(chǎn)損失。
（3）裝配生產(chǎn)線投入順序的補(bǔ)正功能；裝配生產(chǎn)線的基本順序是由在生成VIN碼時(shí)，裝配生產(chǎn)線的投入順序決定的,但因?yàn)檐圀w在涂裝工程中不能保證順序和零部件的完整，從而在PBS立體庫控制中負(fù)擔(dān)了投入順序的補(bǔ)正機(jī)能。補(bǔ)正機(jī)能采用優(yōu)先
遵守同步生產(chǎn)連續(xù)編號順序的同步生產(chǎn)模式和優(yōu)先考慮裝配作業(yè)時(shí)工數(shù)的平均化的平均化模式兩種。
（4）缺件車保留；裝配零件發(fā)生缺件的時(shí)候，避免向裝配生產(chǎn)線上投入使用這種缺件的車輛，在PBS立體庫中有保留這種車輛的功能。使用這種功能可以防止在裝配工程生產(chǎn)線上發(fā)生缺件車的情況。
（5）空進(jìn)程生成功能；在車種變更或者微小變更的時(shí)候，從在裝配生產(chǎn)線上投入試制車，到作業(yè)熟練為止的期間內(nèi)，在車輛的前后生成空進(jìn)程，吸收與普通車的作業(yè)時(shí)間差，或在裝配工程中將抽出的車輛裝載回生產(chǎn)線，裝配時(shí)在生產(chǎn)線上生成空進(jìn)程，來滿足生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。
2.2 PLC在系統(tǒng)中的功能
在PBS部分，PLC在接受服務(wù)器發(fā)送的信息的同時(shí)，不斷地與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。相互交換數(shù)據(jù)的內(nèi)容是服務(wù)器發(fā)給本地站關(guān)于車身的信息，包括車身型號、同期生產(chǎn)號、顏色以及其他的一些關(guān)于進(jìn)庫的安排、車道的選擇等有效數(shù)據(jù)信息，其
傳輸數(shù)據(jù)的形式及報(bào)文的格式宏觀上遵循TCP/IP協(xié)議，而在具體細(xì)節(jié)上遵循協(xié)商的通信協(xié)議。本地站同時(shí)不斷的將自身采集的庫存車身的有效信息及現(xiàn)場運(yùn)行的請求信息等傳送給服務(wù)器。還需要將現(xiàn)場人員的手動操作部分的數(shù)據(jù)傳送給服務(wù)器，保證庫區(qū)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和實(shí)時(shí)更新。
在SBS成品庫部分，本地站只將服務(wù)器發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存在數(shù)據(jù)記憶寄存器中，在庫區(qū)的出入口各設(shè)置一個觸摸屏來顯示當(dāng)前的生產(chǎn)狀態(tài)、庫存信息及全部手動控制操作按紐。對中涂自動吹灰機(jī)，利用總裝中央控制室服務(wù)器發(fā)送的信息來控制噴涂機(jī)的工作狀態(tài)，進(jìn)行顏色的自動識別和搭配，實(shí)現(xiàn)全自動化操作。對面涂自動噴涂機(jī)，對信息實(shí)現(xiàn)的功能與中涂吹灰機(jī)一樣，通過以太網(wǎng)來接受服務(wù)器發(fā)送的控制噴涂機(jī)狀態(tài)的控制信息，實(shí)現(xiàn)工位的自動化操作。
3.以太網(wǎng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
為了實(shí)現(xiàn)NEPID系統(tǒng)生產(chǎn)管理自動化，在參考?xì)W姆龍以太網(wǎng)的操作設(shè)計(jì)手冊和現(xiàn)場控制工藝流程的基礎(chǔ)上，完成了對以太網(wǎng)通信和控制部分設(shè)計(jì)。
3.1 以太網(wǎng)通信控制設(shè)計(jì)
在PBS項(xiàng)目中，設(shè)置以太網(wǎng)單元號為5，計(jì)算出CIO存儲區(qū)的首地址字為1634和DM存儲區(qū)的首地址字D30518，在此基礎(chǔ)上編寫CX-P源通信程序。其流程圖如圖1所示。
在通信控制程序上首先設(shè)置數(shù)據(jù)緩存區(qū)，包括發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的緩存區(qū)，在此基礎(chǔ)運(yùn)用大量的數(shù)據(jù)邏輯指令來發(fā)送數(shù)據(jù)和接受數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通信功能。
3.2 以太網(wǎng)現(xiàn)場控制設(shè)計(jì)
為實(shí)現(xiàn)立體庫的現(xiàn)場控制項(xiàng)目改造要求，在實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通信的基礎(chǔ)上需要對PBS立體庫的自動控制進(jìn)一步研究。控制要點(diǎn)在于大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和通信控制。當(dāng)雪橇到達(dá)NEPID讀取滾床位置后，雪橇停止，由可編程控制器輸出請求信號給NEPID系統(tǒng)，請求NEPID系統(tǒng)設(shè)定盤讀取NEPID卡的信息。NEPID系統(tǒng)設(shè)定盤分析讀取的信息好壞，并輸出NEPID系統(tǒng)設(shè)定盤的OK或報(bào)警信號。當(dāng)NEPID系統(tǒng)設(shè)定盤檢測信息有問題，輸出NEPID系統(tǒng)設(shè)定盤報(bào)警信號，并發(fā)出聲光報(bào)警信號，通知操作人員處理。當(dāng)雪橇控制系統(tǒng)檢測到NEPID系統(tǒng)設(shè)定盤有報(bào)警信號時(shí)，該滾床停止，不做任何動作。直到雪橇控制系統(tǒng)檢測到NEPID系統(tǒng)設(shè)定盤的OK信號后，才能控制雪橇前進(jìn)，并發(fā)出清除OK信號給NEPID系統(tǒng)設(shè)定盤。實(shí)現(xiàn)PBS的搬入控制、搬出控制、搬出分支控制，搬出計(jì)劃調(diào)度和進(jìn)入總裝進(jìn)程控制。
現(xiàn)場確認(rèn)及控制信號如圖2所示。
在圖2中：1表示到位信號（DI-P） （PLC→NEPID：1Bit）；2表示空實(shí)信號（DI-P） （PLC→NEPID：1Bit）；3表示OK,NEPID系統(tǒng)設(shè)定盤報(bào)警信號信號 （NEPID→PLC：2Bit）；4表示搬入道指示信號（DO-P） （Server→PLC：4Bit）；5表示通過信號（DI-P） （PLC→Server：1Bit）；6表示搬入側(cè)設(shè)備異常信號（DI-S） （PLC→Server：496Bit）；7表示搬出指示要求信號（DI-P） （PLC→Server：1Bit）；8表示搬出道指示信號（DO-P） （Server→PLC：4Bit）；9表示先行指示信號（DO-P） （Server→PLC：2Bit）；10表示通過信號（DI-P）（PLC→Server：2Bit）；11表示先行異常信號（DO-P） （Server→PLC：1Bit）；12表示在位信號（DI-P） （PLC→NEPID：1Bit）；13表示OK,NG信號 （NEPID→PLC：2Bit）；14表示搬出側(cè)設(shè)備異常信號（DI-S） （PLC→Server：496Bit）。
為了實(shí)現(xiàn)通信控制和現(xiàn)場控制結(jié)合在一起工作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)，將所有的控制和請求信息都通過以太網(wǎng)來進(jìn)行傳送，達(dá)到完全自動化生產(chǎn)管理的目的。
4.結(jié)束語
車載信息調(diào)度管理的自動化，已被國外各大汽車廠商廣泛使用，國內(nèi)三大汽車廠商之一的東風(fēng)汽車公司僅在其下屬的風(fēng)神汽車有限公司推行這種方案，其余的廠家還在沿用人工讀取車載信息的生產(chǎn)模式。課題在緊密聯(lián)系產(chǎn)業(yè)動態(tài)的前提下研究應(yīng)用工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用。
目前，系統(tǒng)使用歐姆龍以太網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)完成了對成品庫的通信和控制。在現(xiàn)場，使用歐姆龍工業(yè)以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線技術(shù)一起，實(shí)現(xiàn)了對成品庫的自動有效控制，達(dá)到了按計(jì)劃自動出入庫的設(shè)計(jì)要求。
在成品庫的控制中，新的管理系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)自動更新和數(shù)據(jù)自動比較排序功能，使現(xiàn)場控制的穩(wěn)定性大大提高。和原來的人工操作出入庫模式相比，準(zhǔn)確率由82.4%升高到96%以上，對車身信息的控制實(shí)現(xiàn)了自動化，系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性也得到了保障。立體庫以太網(wǎng)控制還可以有效地對進(jìn)入總裝的車身順序進(jìn)行修正，對生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行更新，使更新生產(chǎn)計(jì)劃的周期大大縮短。
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