信息化組態(tài)在自動(dòng)化生產(chǎn)線中的應(yīng)用

王軍領(lǐng)，王秀敏，詹俊勇，仲太生，羅素萍，周智偉

（揚(yáng)力集團(tuán)股份有限公司 自動(dòng)化處，江蘇 揚(yáng)州 225127）

隨著制造業(yè)生產(chǎn)線自動(dòng)化和信息化的發(fā)展和普及，生產(chǎn)信息化和智能化的要求也越來(lái)越高，生產(chǎn)者和管理者迫切需要追溯生產(chǎn)信息和質(zhì)量環(huán)節(jié)，透明觀察監(jiān)督生產(chǎn)線的故障、生產(chǎn)數(shù)量和時(shí)間信息等等。為此，在自動(dòng)化生產(chǎn)線信息技術(shù)基礎(chǔ)上開(kāi)展信息化集成系統(tǒng)的研究與應(yīng)用，不僅可幫助解決生產(chǎn)線管理中存在的問(wèn)題，而且可在信息化集成系統(tǒng)發(fā)展創(chuàng)新中為企業(yè)帶來(lái)更高的經(jīng)濟(jì)效益[1-2]。

1 自動(dòng)化線布局和配置

1.1 自動(dòng)化線布局

根據(jù)廠房安裝條件和生產(chǎn)工藝需要，繪制優(yōu)化自動(dòng)化線布局如圖1所示。其中片料機(jī)為上料機(jī)構(gòu)，下線為下料機(jī)構(gòu)，機(jī)器人為傳輸機(jī)構(gòu)，壓機(jī)為生產(chǎn)工序機(jī)構(gòu)[3]。

圖1 自動(dòng)線布局圖

1.2 設(shè)備配置表

自動(dòng)化各設(shè)備電氣配置構(gòu)成如表1所示。

表1 電氣配置表

2 控制層CC-LINK網(wǎng)絡(luò)

2.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

整個(gè)工廠的控制層如圖2所示。

圖2 控制網(wǎng)絡(luò)層次

2.2 控制層通訊技術(shù)特點(diǎn)

（1）高速和高確定性的輸入輸出響應(yīng)。CC-Link除了能以10Mbps傳輸效率高速工作外，還能夠提供穩(wěn)定實(shí)時(shí)高效的控制。

（2）傳輸距離遠(yuǎn)。當(dāng)選擇10Mbps時(shí)，最大傳送距離為100m。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)速度為156Kbps時(shí)，傳送距離可達(dá)1.2km。使用電纜中繼器和光中繼器，傳輸長(zhǎng)度更長(zhǎng)。

（3）省配線帶來(lái)的功效。CC-Link顯著減少當(dāng)今復(fù)雜生產(chǎn)線上所需的控制線纜和電源線纜的數(shù)量，減少了配線和安裝的費(fèi)用，減少配線工作量，改善維護(hù)工作。

2.3 設(shè)備間網(wǎng)絡(luò)通訊

控制層采用完善成熟的CCLINK總線控制技術(shù)，總控制站采用組態(tài)界面實(shí)現(xiàn)操作控制，OPC信息采集軟件實(shí)現(xiàn)FX5U信號(hào)采集，各站PLC與機(jī)器人之間采用CCLINK通訊。主站Q03UDECCLINK功能模塊應(yīng)通過(guò)模塊面板開(kāi)關(guān)設(shè)置站號(hào)為00，模式設(shè)定為在線模式，合理設(shè)置傳輸率并按照實(shí)際情況設(shè)置條件設(shè)定開(kāi)關(guān)狀態(tài)，從站PLC或者CCLINK模塊也要通過(guò)模塊面板合理設(shè)置站號(hào)，占用站數(shù)及波特率等[4]。如圖3所示。

圖3 CCLINK通訊網(wǎng)

2.4 工業(yè)以太網(wǎng)通訊

目前使用的以太網(wǎng)是星型結(jié)構(gòu)和總線型結(jié)構(gòu)，在傳輸速率方面有：10Mb/S，100Mb/S，1000Mb/S 甚至更高，由于工廠生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及監(jiān)控對(duì)象愈發(fā)復(fù)雜，如果采用傳統(tǒng)接線或者中繼通訊的方式，將大大增加現(xiàn)場(chǎng)工作量和走線量，物資成本和人力成本大大提高。

而面向?qū)ο蟮幕赥CP/IP以太網(wǎng)通訊方式，PLC之間無(wú)主從關(guān)系，所以進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展只需在對(duì)象層對(duì)組態(tài)進(jìn)行操作即可。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)只能夠?qū)崿F(xiàn)車(chē)間級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)通信，只能完成對(duì)下級(jí)設(shè)備的監(jiān)控和管理，卻不能及時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)信息，所以不能對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線進(jìn)行管理。在傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的工廠管理網(wǎng)絡(luò)，人們將其稱(chēng)之為控制級(jí)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)鹘y(tǒng)控制系統(tǒng)中存在的一系列問(wèn)題應(yīng)用機(jī)位監(jiān)控系統(tǒng)，能夠及時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)發(fā)送至控制層，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)交換、完成PLC和HMI以及計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換，且數(shù)據(jù)通訊能夠自動(dòng)周期性地進(jìn)行[5]。其示意圖如圖4所示。

圖4 以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層

3 MES通訊數(shù)據(jù)和組態(tài)顯示

3.1 通訊數(shù)據(jù)點(diǎn)

設(shè)備信息數(shù)據(jù)點(diǎn)如表2所示，其中有些數(shù)據(jù)需要直接上傳至MES控制層，有些數(shù)據(jù)直接顯示在自動(dòng)化線線體旁邊，也可以顯示在整個(gè)廠房的中控室，管理者不用到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)就可了解自動(dòng)線的生產(chǎn)信息和狀態(tài)，使無(wú)人化生產(chǎn)線更加安全、方便和快捷。

表2 通訊數(shù)據(jù)點(diǎn)

3.2 顯示屏數(shù)據(jù)顯示

系統(tǒng)除了能將數(shù)據(jù)上傳至MES系統(tǒng)，還能將數(shù)據(jù)顯示在顯示屏上，其中顯示數(shù)據(jù)和組態(tài)軟件界面如圖5所示[6]。

圖5 數(shù)據(jù)顯示界面

如圖5所示，可以將生產(chǎn)線的各種信息直觀地顯示在線體旁邊的顯示屏上，包括報(bào)警等信息，任何人均可直觀地觀察線體生產(chǎn)情況，方便自動(dòng)化生產(chǎn)線的管理，推動(dòng)自動(dòng)化生產(chǎn)線向無(wú)人車(chē)間進(jìn)一步發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

基于工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有效解決了傳統(tǒng)通訊系統(tǒng)擴(kuò)展性受限、穩(wěn)定性差、抗干擾能力差以及傳輸速度低等問(wèn)題，在數(shù)據(jù)傳輸速率大幅提升的同時(shí)，也保證了數(shù)據(jù)的安全性，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)在線監(jiān)控，有利于工廠管理水平、生產(chǎn)效率與經(jīng)濟(jì)效益的提升。CC-Link和CC-Link IE能夠覆蓋工廠網(wǎng)絡(luò)所需的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)層次，滿(mǎn)足工程師對(duì)于不同網(wǎng)絡(luò)層次的需求，CC-Link的高速度、大容量以及較多的節(jié)點(diǎn)數(shù)和較長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸距離能夠滿(mǎn)足工程師對(duì)于應(yīng)用的不同需求。