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鼎實PROFIBUS遠程IO在某汽車生產(chǎn)線Andon系統(tǒng)中的應用

    某汽車有限公司是國內(nèi)著名微型乘用車、商用車生產(chǎn)商。該公司擁有產(chǎn)品研發(fā)中心和裝備精良、工藝先進的沖壓（全車沖壓零部件的模具在境外加工）、焊裝、涂裝、總裝生產(chǎn)車間以及先進的整車檢測線。2005年2月生產(chǎn)線建成，7月形成批量生產(chǎn)。2006年計劃實現(xiàn)產(chǎn)銷6萬輛，到 2008年年生產(chǎn)能力達到15萬輛，“十一五”期間達到20萬輛生產(chǎn)能力。

    該公司生產(chǎn)線的核心是Andon系統(tǒng) ——專門為汽車裝配線設計的綜合性信息管理和控制系統(tǒng)。如何收集生產(chǎn)線上有關設備、生產(chǎn)以及管理的多方面信息，是Andon系統(tǒng)的主要任務。該公司Andon系統(tǒng)采用PROFIBUS現(xiàn)場總線技術，以及使用鼎實科技公司的PROFIBUS現(xiàn)場總線橋遠程I/O，極大的提高了生產(chǎn)效率和現(xiàn)場質(zhì)量管理。

1．Andon系統(tǒng)簡介

    Andon也稱“暗燈”，原為日語音譯，日語意思為“燈”、“燈籠”。Andon系統(tǒng)不僅僅是燈光，而是一個聲光多媒體多重自動化控制系統(tǒng)，是一套專門為汽車生產(chǎn)、裝配線設計的信息管理和控制系統(tǒng)。Andon系統(tǒng)來源于豐田汽車生產(chǎn)方式，現(xiàn)已成為了汽車行業(yè)的標準。

                     圖1
    在總裝車間主要通道的上方均懸掛著顯示屏，顯示面板能夠提供關于各單條生產(chǎn)線的信息，包括生產(chǎn)狀態(tài)、原料狀態(tài)、質(zhì)量狀況以及設備狀況。此外，顯示器還同時可以顯示實時數(shù)據(jù)，如目標輸出、實際輸出、停工時間以及生產(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行具體工作。另外，不同的音樂報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)生的問題。主管人員可以根據(jù)顯示器上顯示的信息識別并且消除生產(chǎn)過程中的瓶頸問題。同時，工段長還可以從控制室或者遠程監(jiān)測站監(jiān)測生產(chǎn)狀態(tài)、物料處理以及設備運行狀況。

1.1 Andon工作流程
　　
    ⑴ 當操作者需要幫助、發(fā)現(xiàn)質(zhì)量等與產(chǎn)品制造、質(zhì)量有關的問題，他就拉下吊繩或用遙控器，激活Andon系統(tǒng)，該信息通過操作工位信號燈、Andon看板、廣播將信息發(fā)布出去，提醒所有人注意。
    ⑵ 班組長響應質(zhì)量要求，與操作工一同確定問題。如果班組長可以解決問題，重新拉下吊繩，系統(tǒng)恢復正常。如果確定的問題必須向其它部門求助解決，則班組長通過設置在區(qū)域集中呼叫臺進行呼叫，將信息類型、呼叫內(nèi)容再次通過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)成為汽車完整生產(chǎn)線中不可缺少一部分。該系統(tǒng)能夠收集生產(chǎn)線上有關設備、生產(chǎn)以及管理的多方面信息。在對這些信息進行處理后，ANDON系統(tǒng)控制分布在整個車間的指示燈和聲音報警系統(tǒng)，每個工位都有控制開關，當出現(xiàn)問題時，可及時反映到主機，通知其它部門解決，并可由計算機記錄、分析問題頻率。

                    圖2 Andon看板

    現(xiàn)在，在汽車制造的各大車間都可以看到針對不同需求的不同設計的安燈，例如汽車總裝廠的沖壓、焊接、總裝車間的各條生產(chǎn)線；發(fā)動機廠機加車間氣缸體、氣缸蓋、曲軸、連桿、凸輪軸生產(chǎn)線：裝配車間的分裝線、總裝線及試驗生產(chǎn)線等。事實上它可以應用在各個門類的機械制造廠中，可以在任何地方發(fā)揮著它的警示作用和及時的信息傳遞的作用，將問題阻止在最初的地方并及時解決問題的作用，所以說“Andon”無處不在，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)場總線I/O的Andon系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    PROFIBUS是一種用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場總線技術，是一種現(xiàn)場設備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡，為實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場設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I/O的主要功能分為輸入、輸出兩部分。輸入是采集現(xiàn)場模擬量信號（如4～20mA）和開關量信號（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)場總線中。輸出是將PROFIBUS現(xiàn)場總線通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬量輸出（如4～20mA）和開關量輸出（如24V DC/0.5A）。同時，PROFIBUS總線I/O的另一種功能是作為PLC的I/O擴展。PLC的I/O擴展方式有兩種：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現(xiàn)場總線，采用PROFIBUS總線I/O來擴展。它的顯著優(yōu)點是可以集成第三方產(chǎn)品，使整體PLC的性價比達到最優(yōu)；它的另一個優(yōu)點是I/O的遠程布置，可以組成分布式系統(tǒng)。

    通過采用鼎實科技的PROFIBUS總線I/O，該公司能夠更好的對故障做出響應、識別和解決生產(chǎn)過程中的瓶頸問題以及改進工藝流程。另外，原料處理和質(zhì)量控制則更加高效。鼎實科技的PROFIBUS總線I/O實現(xiàn)了PROFIBUS現(xiàn)場總線通信數(shù)據(jù)和模擬量輸出（如4～20mA）與開關量輸出（如24V DC/0.5A）雙向傳輸；同時，PROFIBUS I/O的遠程布置，組成了一個可擴展的分布式系統(tǒng)。

3、鼎實科技DS300B可擴展PROFIBUS I/O
    目前，鼎實科技DS300B可擴展PROFIBUS I/O的具體型號和性能如下：

序號	產(chǎn)品型號	模塊名稱及描述	消耗電流（mA）	技術參數(shù)
1	CC-PB-1.0	通信控制器	200	最大擴展I/O模塊數(shù)：16 典型配置時的I/O數(shù)據(jù)更新時間：＜10ms 標準PROFIBUS-DP/V0接口，最大波特率12M
2	IO-DI16DC24	16點數(shù)字量輸入模塊	70	16DI×24V DC，光電隔離
3	IO-DO16DT05	16點數(shù)字量輸出模塊	100	16DO×24V DC，晶體管，0.5A，光電隔離
4	IO-DI8DO8DT05	8點數(shù)字量入/8點數(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點繼電器輸出模塊	80(觸點吸合) 60(觸點不吸合)	8點繼電器輸出，30VDC/230VAC，5A，光電隔離
8	IO-DI8DO6R2	8點數(shù)字量入/6點繼電器輸出模塊	75(觸點吸合) 60(觸點不吸合)	8DI×24V DC，光電隔離 6點繼電器輸出，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	最大擴展I/O模塊數(shù)：16 典型配置時的I/O數(shù)據(jù)更新時間：＜10ms 標準PROFIBUS-DP/V0接口，最大波特率12M
12	高密IO-DI32DC24	32點數(shù)字量輸入模塊	150	32DI×24V DC，光電隔離

4、鼎實科技PROFIBUS I/O的具體應用
4.1 應用
該汽車生產(chǎn)線的ANDON系統(tǒng)中，每個呼叫盒是分散的，呼叫盒之間的距離不等。如果采用一般的PROFIBUS I/O，一個呼叫盒需要使用一個帶有PROFIBUS接口的遠程I/O，成本較大。而采用鼎實科技的PROFIBUS I/O則可以大大節(jié)約成本，鼎實科技的DS300B PROFIBUS遠程I/O通過雙CAN冗余總線橋進行擴展，一個PROFIBUS適配器通過雙CAN

                    圖4  IO-PB-1.0設備的結(jié)構(gòu)(實例)
    總線擴展，最多可以擴展16塊，CAN總線距離最多允許30米，因此可以使用一個PROFIBUS接口適配器，通過CAN總線你進行擴展，I/O模塊根據(jù)現(xiàn)場設備的位置進行安裝，這為解決現(xiàn)場設備較為分散而需要控制成本提供了一個好的解決途徑。

4.2 鼎實科技PROFIBUS產(chǎn)品實現(xiàn)的主要功能
    (1)可擴展PROFIBUS I/O DS300B實現(xiàn)的主要功能
    工位作業(yè)管理——工位呼叫；集中事件呼叫。
    設備運行管理——故障、運行狀態(tài)、維護信息。
    信息可視管理——通過Andon看板，顯示呼叫信息、故障信息、停線信息。
    物料呼叫——通過物料顯示屏，顯示物料呼叫信息。
    質(zhì)量呼叫——通過廣播，呼叫質(zhì)量信息。
    設備呼叫——當設備故障時，通過廣播進行呼叫。
    維修呼叫管理——通過維修Andon看板，顯示維修信息。
    公共信息管理——通過信息顯示屏，顯示各種公共信息。
    廣播系統(tǒng)——可通過無線話筒進行人工呼和音樂播放。
    語音呼叫——通過廣播系統(tǒng)，進行Andon信息呼叫。
    生產(chǎn)運行信息——生產(chǎn)線開線、停線、休息等各種生產(chǎn)運行信息的處理。

    （2）PROFIBUS從站網(wǎng)卡PB-OEM4-PCI實現(xiàn)的主要功能
    Andon上位管理——對Andon系統(tǒng)的各種事件進行統(tǒng)計分析處理。
    PB-OEM4-PCI是一款PROFIBUS從站網(wǎng)卡，接口方式：PCI，用戶通過提供的和驅(qū)動程序和DLL庫文件，使用Visual C++、Visual Basic進行編程，即可實現(xiàn)PROFIBUS數(shù)據(jù)的采集。

4.3 應用PROFIBUS I/O的優(yōu)點
    ◆ 產(chǎn)品采用模塊化的結(jié)構(gòu)，方便用戶安裝及拆卸。
    ◆ 提供多種類型的I/O擴展模塊來滿足現(xiàn)場設備對不同信號的需求。
    ◆ 內(nèi)部采用PROFIBUS專用芯片，支持標準PROFIBUS-DP 協(xié)議，數(shù)據(jù)傳輸速率高達12M bit/s。
    ◆ 通信控制器CC-PB-1.0或CC-PB-1.0與擴展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，確保整個系統(tǒng)安全、可靠。
    ◆ 豐富的診斷功能，使PLC主站快速監(jiān)測到每個I/O模塊的工作狀態(tài)及故障狀態(tài)，以便及時采取措施確保控制系統(tǒng)的安全。

5、結(jié)束語
    基于鼎實科技的PROFIBUS遠程I/O的Andon系統(tǒng)經(jīng)過長時間的運行，具有性能穩(wěn)定，易于擴展而不影響當前生產(chǎn)的優(yōu)點；該系統(tǒng)正在被廣泛應用在國內(nèi)大型汽車質(zhì)量管理系統(tǒng)中。鼎實科技憑借長期的行業(yè)工作經(jīng)驗和強有力的技術支持，可以針對系統(tǒng)的特殊應用量身定制適合生產(chǎn)需求和工藝的產(chǎn)品，為系統(tǒng)在更短的時間內(nèi)投入使用提供了保證。

狀　態(tài)：離線

公司簡介
 產(chǎn)品目錄
 供應信息

公司名稱：	北京鼎實創(chuàng)新科技股份有限公司(中國現(xiàn)場總線PROFIBUS技術資格中心)
聯(lián) 系人：	劉格娜
電　　話：	010-62054940 82078264 82063987 82285082
傳　　真：	010-82285084
地　　址：	北京市德勝門外教場口街一號(北京機械自動化研究所)5號樓A-1室
郵　　編：	100120
主　　頁：	http://www.c-profibus.com.cn

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