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（1 信息流 2 生產(chǎn)率 3 集成程度）

圖1  提高生產(chǎn)率的關(guān)鍵

    生產(chǎn)過(guò)程的信息化以及制造系統(tǒng)的集成能力提高了生產(chǎn)率。而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的信息化和制造系統(tǒng)的集成能力的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)由以下的因素決定：

•  開(kāi)放型的系統(tǒng)；

•  模塊化的結(jié)構(gòu)；

•  快速和方便的安裝技術(shù)；

•  高度的標(biāo)準(zhǔn)化；

•  成本核算的整體性。

這5大要點(diǎn)構(gòu)成了提高生產(chǎn)率的基礎(chǔ)。

3  AX 的特點(diǎn)和構(gòu)成

3.1  特點(diǎn)

    為了滿足以上要求，必須實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能強(qiáng)、靈活可靠、模塊化的自動(dòng)化技術(shù)的解決方案。這個(gè)解決方案的關(guān)鍵是具有一個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、傳送器、執(zhí)行器、智能儀器儀表、控制器、制造設(shè)備，一直到生產(chǎn)管理部門(mén)之間的信息傳輸，同時(shí)所有的自動(dòng)化模塊可以方便地連接在這個(gè)開(kāi)放式的信息平臺(tái)上。AX 系統(tǒng)恰恰為這個(gè)目的而開(kāi)發(fā)，完全滿足了這樣的要求。

    模塊式自動(dòng)控制系統(tǒng)AX將現(xiàn)代通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)地與工業(yè)控制技術(shù)結(jié)合起來(lái)，是實(shí)現(xiàn)了開(kāi)放型、模塊化和具有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的全控制系統(tǒng)。它包含了具有IEC61158國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)―INTERBUS，基于 PC技術(shù)的 PLC控制器，其編程語(yǔ)言采用IEC61131-3國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，PLC控制器之間的通訊采用IEC61158-5的通訊協(xié)議。控制系統(tǒng)與工業(yè)以太網(wǎng)聯(lián)成一體，通過(guò)開(kāi)放的 OPC 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)與企業(yè)管理之間的數(shù)據(jù)傳輸接口。它提供了一個(gè)開(kāi)放式的通訊平臺(tái)，可滿足自動(dòng)控制系統(tǒng)所需要的所有通訊要求。同時(shí)模塊式自動(dòng)控制系統(tǒng)―AX具有強(qiáng)大的集成能力，生產(chǎn)制造系統(tǒng)通過(guò)INTERBUS、其它的總線系統(tǒng)和以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，各種不同生產(chǎn)廠生產(chǎn)的模塊也可以通過(guò)開(kāi)放的接口，智能式的軟件工具集成成一個(gè)AX系統(tǒng)。其特點(diǎn)如下：

(1)  開(kāi)放型的自動(dòng)化控制軟件解決方法

    基于Microsoft 的軟件開(kāi)發(fā)操作系統(tǒng)。采用開(kāi)放性的 ACTIVEX，DCOM and OPC的軟件技術(shù)。

(2)  開(kāi)放型的通用的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

    開(kāi)發(fā)工業(yè)以太網(wǎng)模塊以及具有強(qiáng)大診斷功能的軟件包。

(3)  靈活性高，適應(yīng)性強(qiáng)的人機(jī)界面（IPC，HMI）。

(4)  基于PC或嵌入式控制器解決方法，實(shí)現(xiàn)分散式控制網(wǎng)絡(luò)。編程語(yǔ)言采用IEC61131國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

(5)  連接方便、安裝簡(jiǎn)單的IP20 和 IP67 的現(xiàn)場(chǎng)模塊。具有開(kāi)放型的現(xiàn)場(chǎng)總線接口（INTERBUS，PROFIBUS，DEVICENET，CANOPEN，ETHERNET）。

3.2  構(gòu)成

圖2  AX的特點(diǎn)

    AX實(shí)現(xiàn)了兩維（垂直和橫向）的數(shù)據(jù)通訊，提供了具有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的高效率開(kāi)放式模塊化自動(dòng)控制解決方案。AX由圖2所示的可聯(lián)網(wǎng)的模塊組成。

(1)  安裝在控制柜中的IP20 現(xiàn)場(chǎng)總線模塊

    IP20 INLINE控制柜模塊代表了自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展的方向，它具有體積小、快速安裝、擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)。INLINE模塊化的輸入輸出系統(tǒng)采用快速的連接方法，同時(shí)將嵌入控制技術(shù)引入了現(xiàn)場(chǎng)模塊中，提供了智能式現(xiàn)場(chǎng)控制模塊。 INLINE模塊可通過(guò)各種現(xiàn)場(chǎng)總線終端模塊與各種現(xiàn)場(chǎng)總線相連接。

(2)  安裝在工業(yè)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的IP67現(xiàn)場(chǎng)總線模塊

    Fieldline 是按照 IP65/67 安裝要求開(kāi)發(fā)的現(xiàn)場(chǎng)總線輸入輸出模塊。它被直接安裝在極其惡劣工況環(huán)境下，如焊接機(jī)器人。這種模塊可與現(xiàn)場(chǎng)變送器/執(zhí)行器直接連接。模塊上具有集成的診斷LCD顯示功能，能夠直接對(duì)故障進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)診斷，大大減少了停機(jī)時(shí)間，提高了機(jī)器的使用時(shí)間。

(3)  基于PC和嵌入式PLC 控制器模塊

    Phoenix Contact公司提供了不同功能等級(jí)的基于PC或嵌入式PLC 控制器系列。它滿足了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐的要求，直接地使用在現(xiàn)場(chǎng)層、控制層或（和）管理層。PC-WORX 基于IEC61131 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)控制軟件提供了全方位的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的解決方案。它包含了下列軟件功能：

•  IEC 61131 編程語(yǔ)言；

•  現(xiàn)場(chǎng)總線組態(tài)軟件；

•  診斷軟件工具；

•  工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理軟件；

•  SCADA的接口；

•  項(xiàng)目設(shè)計(jì)。

(4)  工業(yè)以太網(wǎng)模塊

    Factory Line―用于工業(yè)環(huán)境的以太網(wǎng)模塊，包括了INLINE的以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，用于構(gòu)成工業(yè)控制柜以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的集線器和交換器以及相應(yīng)的電纜、光導(dǎo)和連接器。Phoenix 公司為Factory Line 專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的以太網(wǎng)管理軟件使以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的安裝調(diào)試更為方便和簡(jiǎn)單。同時(shí)以太網(wǎng)診斷軟件Netzwerk Management 大大提高了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的可靠性和安全性。

(5)  人機(jī)操作和監(jiān)視界面模塊

    帶有CE 操作系統(tǒng)的觸摸屏可分散的安裝在現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)器上，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作和監(jiān)控。Phoenix 提供的工控器、Thin-Clients和服務(wù)器滿足了監(jiān)控、編程和控制的一切要求。其系統(tǒng)的構(gòu)成如圖3所示。

圖3  AX 的構(gòu)成

4  模塊化自動(dòng)控制系統(tǒng)在上海大眾汽車(chē)的應(yīng)用

    上海大眾經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已形成了包括3個(gè)汽車(chē)生產(chǎn)廠和2個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)廠區(qū)在內(nèi)的5大生產(chǎn)區(qū)域，年生產(chǎn)能力達(dá)到 40萬(wàn)輛各類(lèi)轎車(chē)和發(fā)動(dòng)機(jī)，截至2003年底，上海大眾已累計(jì)產(chǎn)銷(xiāo)量25 787萬(wàn)輛。2003年一年整車(chē)銷(xiāo)售達(dá)到396萬(wàn)輛。

    Phoenix公司通過(guò)與大眾公司十多年的長(zhǎng)期合作，共同開(kāi)發(fā)了應(yīng)用于汽車(chē)工業(yè)的現(xiàn)代制造控制系統(tǒng)，這種控制系統(tǒng)采用了INTERBUS、現(xiàn)場(chǎng)總線專(zhuān)用單元―馬達(dá)啟動(dòng)器、魯棒式輸入輸出模塊、光纖通訊技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)診斷技術(shù)。這種技術(shù)的應(yīng)用大大減少了初期的投資費(fèi)用和中期的安裝調(diào)試時(shí)間，保證了生產(chǎn)運(yùn)行的可靠性以及極短的維修時(shí)間，生產(chǎn)設(shè)備的使用率大大提高，生產(chǎn)效率也隨之提高。自1992年開(kāi)始，就在上海大眾得到了應(yīng)用，包括生產(chǎn)Santana的汽車(chē)二廠，Santana 2000的車(chē)身車(chē)間，生產(chǎn) PASSAT的汽車(chē)三廠的車(chē)身車(chē)間、油漆車(chē)間、總裝車(chē)間，還是生產(chǎn) POLO的汽車(chē)一廠的工藝車(chē)間都采用了Phoenix公司的自動(dòng)控制技術(shù)和自動(dòng)控制產(chǎn)品。

    上海大眾汽車(chē)三廠車(chē)身車(chē)間共有61臺(tái)焊接機(jī)器人，采用了先進(jìn)的車(chē)頂激光熔焊和后蓋激光釬焊的新技術(shù)。 這61臺(tái)焊接機(jī)器人都通過(guò)INTERBUS 聯(lián)成總線網(wǎng)絡(luò)，互相之間通過(guò)INTERBUS進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊和交換，以保證車(chē)身的尺寸穩(wěn)定和整體焊接質(zhì)量。三廠油漆車(chē)間和總裝車(chē)間的生產(chǎn)線全部采用INTERBUS的總線技術(shù)，運(yùn)用了Phoenix的分布式現(xiàn)場(chǎng)總線安裝技術(shù)，采用了大量的IP67的現(xiàn)場(chǎng)功能模塊―馬達(dá)啟動(dòng)器和具有強(qiáng)大抗電磁場(chǎng)能力的魯棒性的IP67模塊以及光纖傳輸技術(shù)。由于INTERBUS的簡(jiǎn)單的連接技術(shù)、可靠的抗干擾能力以及強(qiáng)大的故障診斷功能，保證了PASSAT的生產(chǎn)線滿負(fù)荷的三班運(yùn)行，生產(chǎn)效率大大提高。

    上海大眾汽車(chē)一廠從2000年中停產(chǎn)改造轉(zhuǎn)為生產(chǎn)高品質(zhì)的小型車(chē)POLO，其中的車(chē)身、油漆和總裝車(chē)間都采用了Phoenix的控制技術(shù)和INTERBUS 技術(shù)。采用的 INTERBUS總線控制系統(tǒng)包括有 56個(gè) S7400 系列的總線控制器，大量IP20的控制柜輸入輸出模塊、IP67 馬達(dá)啟動(dòng)器以及具有INTERBUS接口的SIEMENS 變頻器和SEW的電機(jī)控制器。各個(gè)子控制系統(tǒng)之間現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的通訊通過(guò)INTERBUS的網(wǎng)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。油漆線與焊接線、總裝線相連，構(gòu)成了一個(gè)完整的工廠自動(dòng)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)短短一年多的安裝調(diào)試，于2001年12月正式投產(chǎn)。

    Phoenix 控制系統(tǒng)還在一汽集團(tuán)的Audi A6、東風(fēng)集團(tuán)的Citron 畢加索、沈陽(yáng)中華等有廣泛應(yīng)用。