鼎實(shí)PROFIBUS遠(yuǎn)程IO在某汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)Andon系統(tǒng)中的應(yīng)用

某汽車(chē)有限公司是國(guó)內(nèi)著名微型乘用車(chē)、商用車(chē)生產(chǎn)商。該公司擁有產(chǎn)品研發(fā)中心和裝備精良、工藝先進(jìn)的沖壓（全車(chē)沖壓零部 件的模具在境外加工）、焊裝、涂裝、總裝生產(chǎn)車(chē)間以及先進(jìn)的整車(chē)檢測(cè)線(xiàn)。2005年2月生產(chǎn)線(xiàn)建成，7月形成批量生產(chǎn)。2006年計(jì)劃實(shí)現(xiàn)產(chǎn)銷(xiāo)6萬(wàn)輛，到 2008年年生產(chǎn)能力達(dá)到15萬(wàn)輛，“十一五”期間達(dá)到20萬(wàn)輛生產(chǎn)能力。

該公司生產(chǎn)線(xiàn)的核心是Andon系統(tǒng) ——專(zhuān)門(mén)為汽車(chē)裝配線(xiàn)設(shè)計(jì)的綜合性信息管理和控制系統(tǒng)。如何收集生產(chǎn)線(xiàn)上有關(guān)設(shè)備、生產(chǎn)以及管理的多方面信息，是Andon系統(tǒng)的主要任務(wù)。該公司Andon系統(tǒng)采用PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，以及使用鼎實(shí)科技公司的PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)橋遠(yuǎn)程I/O，極大的提高了生產(chǎn)效率和現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理。

1．Andon系統(tǒng)簡(jiǎn)介

Andon也稱(chēng)“暗燈”，原為日語(yǔ)音譯，日語(yǔ)意思為“燈”、“燈籠”。Andon系統(tǒng)不僅僅是燈光，而是一個(gè)聲光多媒體多重自動(dòng)化控制系統(tǒng)，是一套專(zhuān)門(mén)為汽車(chē)生產(chǎn)、裝配線(xiàn)設(shè)計(jì)的信息管理和控制系統(tǒng)。Andon系統(tǒng)來(lái)源于豐田汽車(chē)生產(chǎn)方式，現(xiàn)已成為了汽車(chē)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。

圖1
在總裝車(chē)間主要通道的上方均懸掛著顯示屏，顯示面 板能夠提供關(guān)于各單條生產(chǎn)線(xiàn)的信息，包括生產(chǎn)狀態(tài)、原料狀態(tài)、質(zhì)量狀況以及設(shè)備狀況。此外，顯示器還同時(shí)可以顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，如目標(biāo)輸出、實(shí)際輸出、停工時(shí) 間以及生產(chǎn)效率等。根據(jù)顯示器上提供的信息，加工人可以更加有效的進(jìn)行具體工作。另外，不同的音樂(lè)報(bào)警可以使操作員和監(jiān)督人員清楚了解到其轄區(qū)內(nèi)發(fā)生的問(wèn) 題。主管人員可以根據(jù)顯示器上顯示的信息識(shí)別并且消除生產(chǎn)過(guò)程中的瓶頸問(wèn)題。同時(shí)，工段長(zhǎng)還可以從控制室或者遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)生產(chǎn)狀態(tài)、物料處理以及設(shè)備運(yùn)行狀況。

1.1 Andon工作流程
　　
⑴ 當(dāng)操作者需要幫助、發(fā)現(xiàn)質(zhì)量等與產(chǎn)品制造、質(zhì)量有關(guān)的問(wèn)題，他就拉下吊繩或用遙控器，激活A(yù)ndon系統(tǒng)，該信息通過(guò)操作工位信號(hào)燈、Andon看板、廣播將信息發(fā)布出去，提醒所有人注意。
⑵ 班組長(zhǎng)響應(yīng)質(zhì)量要求，與操作工一同確定問(wèn)題。如果班組長(zhǎng)可以解決問(wèn)題，重新拉下吊繩，系統(tǒng)恢復(fù)正常。如果確定的問(wèn)題必須向其它部門(mén)求助解決，則班組長(zhǎng)通過(guò)設(shè)置在區(qū)域集中呼叫臺(tái)進(jìn)行呼叫，將信息類(lèi)型、呼叫內(nèi)容再次通過(guò)Andon看板、廣播將信息發(fā)布出去，呼叫物料、質(zhì)量、油漆、維修等前去處理問(wèn)題。

1.2 Andon系統(tǒng)與質(zhì)量管理
該系統(tǒng)能夠提高產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量，現(xiàn)已經(jīng)成為汽車(chē)完整生產(chǎn)線(xiàn)中不可缺少一部分。該系統(tǒng)能夠收集生產(chǎn)線(xiàn)上有關(guān)設(shè)備、生產(chǎn)以及管理的多方面信息。在對(duì)這些信息進(jìn)行處理后，ANDON系統(tǒng)控制分布在整個(gè)車(chē)間的指示燈和聲音報(bào)警系統(tǒng)，每個(gè)工位都有控制開(kāi)關(guān)，當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可及時(shí)反映到主機(jī)，通知其它部門(mén)解決，并可由計(jì)算機(jī)記錄、分析問(wèn)題頻率。

圖2 Andon看板

現(xiàn)在，在汽車(chē)制造的各大車(chē)間都可以看到針對(duì)不同需求的不同設(shè)計(jì)的安燈，例如汽車(chē)總裝廠的沖壓、焊接、總裝車(chē)間的各條生產(chǎn)線(xiàn)；發(fā)動(dòng)機(jī)廠機(jī)加車(chē)間氣缸體、氣 缸蓋、曲軸、連桿、凸輪軸生產(chǎn)線(xiàn)：裝配車(chē)間的分裝線(xiàn)、總裝線(xiàn)及試驗(yàn)生產(chǎn)線(xiàn)等。事實(shí)上它可以應(yīng)用在各個(gè)門(mén)類(lèi)的機(jī)械制造廠中，可以在任何地方發(fā)揮著它的警示作用和及時(shí)的信息傳遞的作用，將問(wèn)題阻止在最初的地方并及時(shí)解決問(wèn)題的作用，所以說(shuō)“Andon”無(wú)處不在，暗燈系統(tǒng)是一種提高制造質(zhì)量和效率的最有效的手段。

2. 基于PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)I/O的Andon系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
PROFIBUS是一種用于工廠自動(dòng)化車(chē)間級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，是一種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到車(chē)間級(jí)監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，為實(shí)現(xiàn)工廠綜合自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。

圖3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
PROFIBUS總線(xiàn)I/O的主要功能分為輸入、輸出兩部分。輸入是采集現(xiàn)場(chǎng)模擬量信號(hào)（如4～20mA）和開(kāi)關(guān)量信號(hào)（如24V DC）并將其轉(zhuǎn)換成為數(shù)字量，再按照PROFIBUS協(xié)議傳送到現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)中。輸出是將PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬量輸出（如4～20mA）和開(kāi)關(guān)量輸出（如24V DC/0.5A）。同時(shí)，PROFIBUS總線(xiàn)I/O的另一種功能是作為PLC的I/O擴(kuò)展。PLC的I/O擴(kuò)展方式有兩種：傳統(tǒng)的方法是在PLC框架中插入I/O模塊。另一種流行的方式是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，采用PROFIBUS總線(xiàn)I/O來(lái)擴(kuò)展。它的顯著優(yōu)點(diǎn)是可以集成第三方產(chǎn)品，使整體PLC的性?xún)r(jià)比達(dá)到最優(yōu)；它的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是I/O的遠(yuǎn)程布置，可以組成分布式系統(tǒng)。

通過(guò)采用鼎實(shí)科技的PROFIBUS總線(xiàn)I/O，該公司能夠更好的對(duì)故障做出響應(yīng)、識(shí)別和解決生產(chǎn)過(guò)程中的瓶頸問(wèn)題以及改進(jìn)工藝流程。另外，原料處理和質(zhì)量控制則更加高效。鼎實(shí)科技的PROFIBUS總線(xiàn)I/O實(shí)現(xiàn)了PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信數(shù)據(jù)和模擬量輸出（如4～20mA）與開(kāi)關(guān)量輸出（如24V DC/0.5A）雙向傳輸；同時(shí)，PROFIBUS I/O的遠(yuǎn)程布置，組成了一個(gè)可擴(kuò)展的分布式系統(tǒng)。

3、鼎實(shí)科技DS300B可擴(kuò)展PROFIBUS I/O
目前，鼎實(shí)科技DS300B可擴(kuò)展PROFIBUS I/O的具體型號(hào)和性能如下：

序號(hào)	產(chǎn)品型號(hào)	模塊名稱(chēng) 及描述	消耗電流（mA）	技術(shù)參數(shù)
1	CC-PB-1.0	通信控制器	200	最大擴(kuò)展I/O模塊數(shù)：16 典型配置時(shí)的I/O數(shù)據(jù)更新時(shí)間：＜10ms 標(biāo)準(zhǔn)PROFIBUS-DP/V0接口，最大波特率12M
2	IO-DI16DC24	16點(diǎn)數(shù)字量輸入模塊	70	16DI×24V DC，光電隔離
3	IO-DO16DT05	16點(diǎn)數(shù)字量輸出模塊	100	16DO×24V DC，晶體管，0.5A，光電隔離
4	IO-DI8DO8DT05	8點(diǎn)數(shù)字量入/8點(diǎn)數(shù)字出模塊	80	8DI×24V DC，光電隔離 8DO×24V DC，晶體管，0.5A，光電隔離
5	IO-AI8OP16	8路模擬量輸入模塊	100	8路模擬量輸入，16位分辨率，電壓、電流，光電隔離
6	IO-AO4OP12	4路模擬量輸出模塊	210	4路模擬量輸出，12位分辨率，電壓、電流，光電隔離
7	IO-DO8R5	8點(diǎn)繼電器輸出模塊	80(觸點(diǎn)吸合) 60(觸點(diǎn)不吸合)	8點(diǎn)繼電器輸出，30VDC/230VAC，5A，光電隔離
8	IO-DI8DO6R2	8點(diǎn)數(shù)字量入/6點(diǎn)繼電器輸出模塊	75(觸點(diǎn)吸合) 60(觸點(diǎn)不吸合)	8DI×24V DC，光電隔離 6點(diǎn)繼電器輸出，30VDC/230VAC，2A，光電隔離
9	IO-THC8OP16	8通道熱電偶輸入模塊	100	8通道入，熱電偶，光電隔離
10	IO-RTD6OP16	6通道熱電阻輸入模塊	100	6通道入，熱電阻，光電隔離
11	高密CC-PB-1.0A	通信控制器 （帶16DI16DO）	260	最大擴(kuò)展I/O模塊數(shù)：16 典型配置時(shí)的I/O數(shù)據(jù)更新時(shí)間：＜10ms 標(biāo)準(zhǔn)PROFIBUS-DP/V0接口，最大波特率12M
12	高密IO-DI32DC24	32點(diǎn)數(shù)字量輸入模塊	150	32DI×24V DC，光電隔離

4、鼎實(shí)科技PROFIBUS I/O的具體應(yīng)用
4.1 應(yīng)用
該汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)的ANDON系統(tǒng)中，每個(gè)呼叫盒是分散的，呼叫盒之間的距離不等。如果采用一般的PROFIBUS I/O，一個(gè)呼叫盒需要使用一個(gè)帶有PROFIBUS接口的遠(yuǎn)程I/O，成本較大。而采用鼎實(shí)科技的PROFIBUS I/O則可以大大節(jié)約成本，鼎實(shí)科技的DS300B PROFIBUS遠(yuǎn)程I/O通過(guò)雙CAN冗余總線(xiàn)橋進(jìn)行擴(kuò)展，一個(gè)PROFIBUS適配器通過(guò)雙CAN

圖4 IO-PB-1.0設(shè)備的結(jié)構(gòu)(實(shí)例)
總線(xiàn)擴(kuò)展，最多可以擴(kuò)展16塊，CAN總線(xiàn)距離最多允許30米，因此可以使用一個(gè)PROFIBUS接口適配器，通過(guò)CAN總線(xiàn)你進(jìn)行擴(kuò)展，I/O模塊根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的位置進(jìn)行安裝，這為解決現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備較為分散而需要控制成本提供了一個(gè)好的解決途徑。

4.2 鼎實(shí)科技PROFIBUS產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的主要功能
(1)可擴(kuò)展PROFIBUS I/O DS300B實(shí)現(xiàn)的主要功能
工位作業(yè)管理——工位呼叫；集中事件呼叫。
設(shè)備運(yùn)行管理——故障、運(yùn)行狀態(tài)、維護(hù)信息。
信息可視管理——通過(guò)Andon看板，顯示呼叫信息、故障信息、停線(xiàn)信息。
物料呼叫——通過(guò)物料顯示屏，顯示物料呼叫信息。
質(zhì)量呼叫——通過(guò)廣播，呼叫質(zhì)量信息。
設(shè)備呼叫——當(dāng)設(shè)備故障時(shí)，通過(guò)廣播進(jìn)行呼叫。
維修呼叫管理——通過(guò)維修Andon看板，顯示維修信息。
公共信息管理——通過(guò)信息顯示屏，顯示各種公共信息。
廣播系統(tǒng)——可通過(guò)無(wú)線(xiàn)話(huà)筒進(jìn)行人工呼和音樂(lè)播放。
語(yǔ)音呼叫——通過(guò)廣播系統(tǒng)，進(jìn)行Andon信息呼叫。
生產(chǎn)運(yùn)行信息——生產(chǎn)線(xiàn)開(kāi)線(xiàn)、停線(xiàn)、休息等各種生產(chǎn)運(yùn)行信息的處理。

（2）PROFIBUS從站網(wǎng)卡PB-OEM4-PCI實(shí)現(xiàn)的主要功能
Andon上位管理——對(duì)Andon系統(tǒng)的各種事件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析處理。
PB-OEM4-PCI是一款PROFIBUS從站網(wǎng)卡，接口方式：PCI，用戶(hù)通過(guò)提供的和驅(qū)動(dòng)程序和DLL庫(kù)文件，使用Visual C++、Visual Basic進(jìn)行編程，即可實(shí)現(xiàn)PROFIBUS數(shù)據(jù)的采集。

4.3 應(yīng)用PROFIBUS I/O的優(yōu)點(diǎn)
◆ 產(chǎn)品采用模塊化的結(jié)構(gòu)，方便用戶(hù)安裝及拆卸。
◆ 提供多種類(lèi)型的I/O擴(kuò)展模塊來(lái)滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備對(duì)不同信號(hào)的需求。
◆ 內(nèi)部采用PROFIBUS專(zhuān)用芯片，支持標(biāo)準(zhǔn)PROFIBUS-DP 協(xié)議，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)12M bit/s。
◆ 通信控制器CC-PB-1.0或CC-PB-1.0與擴(kuò)展IO模塊之間的數(shù)據(jù)交換采用高速、冗余的數(shù)據(jù)通道，確保整個(gè)系統(tǒng)安全、可靠。
◆ 豐富的診斷功能，使PLC主站快速監(jiān)測(cè)到每個(gè)I/O模塊的工作狀態(tài)及故障狀態(tài)，以便及時(shí)采取措施確?？刂葡到y(tǒng)的安全。

5、結(jié)束語(yǔ)
基于鼎實(shí)科技的PROFIBUS遠(yuǎn)程I/O的Andon系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，具有性能穩(wěn)定，易于擴(kuò)展而不影響當(dāng)前生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)；該系統(tǒng)正在被廣泛應(yīng)用在國(guó)內(nèi)大型汽車(chē)質(zhì)量管理系統(tǒng)中。鼎實(shí)科技憑借長(zhǎng)期的行業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)和強(qiáng)有力的技術(shù)支持，可以針對(duì)系統(tǒng)的特殊應(yīng)用量身定制適合生產(chǎn)需求和工藝的產(chǎn)品，為系統(tǒng)在更短的時(shí)間內(nèi)投入使用提供了保證。