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背景

    Conner Peripherals公司自1986年成立以來, 已成長為一個擁有22億美元資產(chǎn)的存儲設(shè)備公司。硬盤驅(qū)動器是Conner業(yè)務(wù)中最大的部分，旗下的Conner硬盤分公司作為其獨立的一個商業(yè)部門創(chuàng)建于1990年，它為Conner硬盤產(chǎn)品生產(chǎn)磁盤媒介（實際磁盤）并向其它硬盤生產(chǎn)廠商出售磁盤媒介。Conner硬盤分公司是世界第二大磁盤媒體制造商，每個季度生產(chǎn)700多萬張磁盤。（在1996年前期，Conner作為一個分公司被Seagate合并。）

    在1989年，Conner合并了Domain科技公司，接收了Domain的一個大型介質(zhì)“噴射”機器，那就是皮塔斯Domain正發(fā)展的所謂的MINT（磁性信息技術(shù)）設(shè)備。那臺機器隨著Conner于1990年在加利福尼亞的米爾建立它的磁盤分公司起就投入了使用。第一臺MINT機器利用Allen-Bradley 5/60 PLCs 的PLC技術(shù)、Digitronics Sixnet I/O、伯克利軸向運動控制器以及intellution 操作表面軟件等而建造。

    Conner硬盤分公司利用這個系統(tǒng)在頭兩年生產(chǎn)了1000萬張盤片，但是就在Conner需要擴大它的生產(chǎn)能力時，Conner磁盤分公司決定不通過復(fù)制原有系統(tǒng)生產(chǎn)它的新設(shè)備。因為在一個高技術(shù)的環(huán)境中PLC及梯形邏輯的應(yīng)用存在很大的問題。

環(huán)境

    硬盤驅(qū)動器業(yè)務(wù)是一項世界級的、高科技的、資本密集的、國際化的、競爭非常激烈的、產(chǎn)品生命周期短的的業(yè)務(wù)。這使得其對制造工藝的要求越來越高，從而使磁盤的容量越來越大，而磁盤的尺寸越來越小。激烈的競爭要求生產(chǎn)廠商必須有生產(chǎn)性能優(yōu)異產(chǎn)品的動力、要有創(chuàng)新的愿望，以及改進(jìn)每個部位流程和控制的決心。

    從一個制造者的立場來看，磁盤驅(qū)動器業(yè)務(wù)就像其它的制造業(yè)務(wù)一樣，甚至有更多的困難。一般制造業(yè)所具有的困難在Conner的生產(chǎn)過程要求中、產(chǎn)品的特征及市場盈利幅度不穩(wěn)定等因素面前顯得更是困難重重。一個不盈利的高技術(shù)制造業(yè)的運行不只是意味著金錢的損失，它意味著血本無歸。硬盤驅(qū)動器業(yè)務(wù)的利潤取決于兩個因素：成品率和流通時間。

    成品率（生產(chǎn)的產(chǎn)品中可用產(chǎn)品的百分?jǐn)?shù)）是很重要的，因為它使回報最大化，一張沒有通過檢查的磁盤不但意味著資源的浪費，也浪費了寶貴的生產(chǎn)時間。那是制造商生產(chǎn)的最昂貴的產(chǎn)品。成品率也取決于系統(tǒng)可靠性。

    在Conner磁盤分公司，濺射機器的停機每小時會給公司帶來12000美元的損失，主要是生產(chǎn)損失。流通時間也是很重要的，因為產(chǎn)品的生存周期非常短，而且競爭通常使價格不斷降低。

    在高技術(shù)制造業(yè)當(dāng)中一個起碼的常識就是：一批新產(chǎn)品在發(fā)貨的當(dāng)天的價值是其六個月以后發(fā)貨時的價值的幾倍。還有一個常識就是：一種產(chǎn)品錯過3個月的引導(dǎo)期可能使公司損失四分之一的業(yè)務(wù)。

    在生產(chǎn)當(dāng)中，改進(jìn)制造工藝、使其正常運轉(zhuǎn)、協(xié)調(diào)好生產(chǎn)使其盡可能在最少的生產(chǎn)時間里使成品率最大化。Opto 22 在這些方面幫助了Conner。

問題

    在操作自動化方面，就是要通過對重要過程的嚴(yán)格控制，使其在最短的時間里生產(chǎn)最多的成品。Conner需要一個能夠適應(yīng)高技術(shù)制造環(huán)境的靈活的、功能強大的控制系統(tǒng)。PLCs以及梯形邏輯控制不夠靈活，功能不夠強大，過于簡單從而不能充分滿足Conner的需求。

    在高技術(shù)制造業(yè)，Conner Peripheral公司的Lindsey Eastburn說：“游戲的名稱就是變化。” 

     Conner不斷努力使其系統(tǒng)運行在最佳狀態(tài)，MINT1 濺射機器的最大問題就是其復(fù)雜性。PLC系統(tǒng)按梯形邏輯編程，從而使得軟件的改變困難并且很耗時。Eastburn補充說：“梯形邏輯是一個主要的限制。”

     梯形邏輯的困難體現(xiàn)在幾個方面：它不僅編程麻煩，而且維護困難，在程序編寫之后也不易理解；技術(shù)資料不足（復(fù)雜系統(tǒng)所具有的通用問題），梯形邏輯在程序邏輯以及控制系統(tǒng)流程上趨向于混淆而不是明確。例如，Conner發(fā)現(xiàn)程序的部分改變可能使整個程序不能用了，但是對基于梯形邏輯的程序語言，這并不顯而易見，所以不必要的代碼就不能被發(fā)現(xiàn)。

     Eastburn回想起說：“我花費了大量的時間整理遺留代碼，但最終許多代碼不再使用，從一張基于語言的流程圖你就能夠發(fā)現(xiàn)。”

    梯形邏輯另一個實際的問題就是PLC控制系統(tǒng)不能很好的集成，它必須獨立而且很難它與工廠其它部分兼容或者通過工廠其它部分與它兼容，而這些恰恰是高技術(shù)制造公司需要考慮的問題。

    整個控制系統(tǒng)并不是模塊化的，其可擴充性也就受到了限制。因為Conner的工程師們認(rèn)識到盡管MINT不但尺寸大而且復(fù)雜，這是一個很大的障礙，但是必須做幾個與之相同的復(fù)制品以延伸生產(chǎn)線。

    Eastburn說：“因為運行在一個長長設(shè)備上的大部分的東西是一樣的甚至完全一樣的，所以如果我們能夠克服它（困難），我覺得我們的應(yīng)用并不是太復(fù)雜。”

    如果按上面所說的去做，控制系統(tǒng)的操作、更新以及維護費用太高了。

    Eastburn開始了為控制系統(tǒng)研制新的機器的研究，并闡述了其對硬件和軟件的要求。令人感興趣的是，并沒有要求替代梯形邏輯，為了使其更容易的進(jìn)行研究，Eastburn對這個充滿競爭的控制系統(tǒng)客觀地進(jìn)行了打分：“對每一個類目我都進(jìn)行了對比并打分，Opto 22得分最高。”

    當(dāng)Eastburn完成他的研究后，Opto 22就取代了梯形邏輯。

    噴涂過程開始是用一種變形操作在引入的盤坯上產(chǎn)生一個連續(xù)的表面，接著用兩步清洗法消除缺陷和空隙，然后再次噴涂――磁盤介質(zhì)生產(chǎn)工藝的核心。

    現(xiàn)代硬盤是通過在有織紋的、干凈的盤坯上噴涂一層材料而制成的，鍍鉻層、磁性材料層和碳層在真空爐中連續(xù)的噴涂在盤坯上，在每個盤坯上統(tǒng)一鍍上一層并且厚度合適是至關(guān)重要的。層面不平或?qū)用嫣　⑻窬鸵馕吨P坯的報廢，從而導(dǎo)致成品率的降低。另外，噴涂在磁盤的表層必須在材料硬度、顆粒結(jié)構(gòu)以及磁性特征上達(dá)到嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。

    控制噴涂過程就是就是精確的控制真空度、爐溫、電極、靜電壓以及其它一些參數(shù)。所有這些因素以及這些因素之間的相互作用影響著在盤坯上的噴涂，控制越嚴(yán)，校正起來就越快，噴涂層的控制就越精確。

    噴涂結(jié)束后，在盤坯的表層涂上潤滑劑并進(jìn)行測試，然后再送到生產(chǎn)線安裝在磁盤驅(qū)動器上。

解決方案

    Conner磁盤分公司采取了一種基于Opto 22的硬件和軟件解決方案。系統(tǒng)積分程序IDAC通過利用Opto 22控制軟件設(shè)計控制程序?qū)樱⒗肙pto 22的MMI制造表面操作屏。Opto 22的基于設(shè)計的流程圖使得Conner磁盤分公司的工程師們更容易學(xué)習(xí)，因為基于語言的流程圖是多任務(wù)、可繼承的，這樣Conner就能夠?qū)㈨椖糠纸o多個工程師去完成，從而為軟件開發(fā)節(jié)省了寶貴的時間。

    在Conner使得它的MINT機器正常運轉(zhuǎn)時，雖然Opto 22的新32位軟件版本不能應(yīng)用，但它們將使得這些工作更容易實現(xiàn)，因為它們操作起來更靈活、功能更強大。

    最終的MINT II系統(tǒng)是一臺66英尺長的機器，由8臺Opto 22基本控制器構(gòu)成并共同運行。每一臺控制器平均控制60個數(shù)字輸入輸出信號以及16個模擬輸入輸出信號。處理器與Opto 22的積分塊相聯(lián)系，每一個處理器通過其微處理器（主板）為系統(tǒng)提供分散的局部信息。Brick伺服控制電動機控制著傳輸裝置的運行、通過近位感應(yīng)傳感器辨別產(chǎn)品的位置、控制電源的供給、監(jiān)視過程條件。

    該系統(tǒng)成功的部分秘密在于，每一個Brick包含著一個Opto 22主板。它們可以完成，象PID控制回路、計算、模擬報警以及熱偶線性化等工作，而且沒有主動控制器的影響。它減少了聯(lián)網(wǎng)的時間，加速了處理的速度。

    Opto 22控制器是與局域網(wǎng)聯(lián)系在一起的，高速的RS-485通訊協(xié)議能實現(xiàn)與控制器的高速通信，也直接控制著系統(tǒng)的其它幾個部分，包括Granville-Phillips真空計量器以及Eurotherm換熱器。Conner能夠通過Opto 22控制語言實現(xiàn)用現(xiàn)代編程方法節(jié)省時間，能夠很好的升級、維護軟件。Eastburn解釋說：“我們寫的許多軟件中，大部分的代碼并沒必要改變。假設(shè)我們的工藝過程有80張流程圖，如果我們確實要改變工藝中的一些東西的話，最多可能也就不到10張需要改變。”

    “我們按這些方法寫的流程圖都是通用的，這張流程圖將每一個爐室聯(lián)系起來，按照一定的邏輯處理所有可能的爐室及設(shè)備布局，也不排除用一個變量達(dá)到目的。一般地，我們可以不改變代碼而實現(xiàn)系統(tǒng)的預(yù)組態(tài)。”操作者利用MMI改變合適的變量，而不是通過改變代碼實現(xiàn)對工藝過程的改變。雖然在MMI屏幕上能顯示出來，但這實際上是控制語言而不是MMI的功能。這也是為什么Opto 22認(rèn)識到控制語言集成的至關(guān)重要性，并將其作為MMI為客戶提供有效控制軟件解決工具的原因。另一個重要的進(jìn)步就是把一些低水平的功能，象爐室口的連鎖裝置用獨立的流程圖描述出來。Eastburn說：“許多代碼并沒必要接觸，所以在你終止一些高水平的流程圖時，它們中的許多功能是低于其水平的。這樣，可以更好的在高水平的功能上作一些改變而不會使系統(tǒng)變得不安全。”

    Opto 22控制語言是很容易學(xué)習(xí)的，尤其對那些接觸過流程圖的人更是容易掌握。Eastburn舉了Conner公司一個掌握該語言程序員的例子。

    他說：“他坐在書桌旁學(xué)了一整夜，第二天就能畫出圖紙了。”

結(jié)論

    第一批兩臺新的MINTs，MINT II與基于PLC的MINT相比，前者有了進(jìn)步，做同一個項目，前者只須運行9個月，而后者要花15個月。第二批新的MINT，MINT III更進(jìn)了一步，只需運行3個月即可完成任務(wù)，它有些基于代碼的流程圖與MINT II是相同的，這些功能用基于PLC的梯形邏輯代碼是不可能實現(xiàn)的。

    “新的第一代設(shè)備大概需花9個月，而最初的設(shè)備要花15個月，第二代設(shè)備只要3個月，所以我們的發(fā)展周期總共可以節(jié)省9個月。”

    按照Eastburn所說的這樣，當(dāng)?shù)谝淮鷻C器超負(fù)荷運轉(zhuǎn)時，Opto 22控制系統(tǒng)可以使其得到補償。簡單的對Opto 22進(jìn)行改進(jìn)可以節(jié)省大量的時間。

    Eastburn指出：“停工4個小時就意味著70000美元的損失，而按這些速率對這個控制系統(tǒng)的損失進(jìn)行補償花費不到4個小時。”

    在MINT II運行的第一個月，就打破了Conner磁盤分公司以前的生產(chǎn)記錄，而基于PLC的MINT I要打破這個記錄需要5年的時間，Opto 22控制系統(tǒng)對以前的損失進(jìn)行了連續(xù)的補償。

    Conner磁盤分公司的米爾皮塔斯工廠現(xiàn)在提供了Conner公司90％的磁盤介質(zhì)需求，比以前的40％有了上升，是美國最大的磁盤介質(zhì)生長工廠。

    同時，Conner磁盤分公司在它的新加坡的新廠新增了3條以上的基于Opto 22控制系統(tǒng)的MINT生產(chǎn)線，并且很快投入了運行。就如Eastburn所說，這些新機器所需的基本軟件是美國現(xiàn)有的軟件克隆，并按照需求作了一些修改。

    Eastburn說：“我們有比硬件更好的軟件，在我們將貨發(fā)到國外以前，幾乎不需要去調(diào)試它們。”他補充說，在新加坡訓(xùn)練我們的工程師掌握Opto 22的硬件和軟件是很容易的一件事。

    “我們讓工程師們坐著聽我們解釋這個系統(tǒng)如何運轉(zhuǎn)。基本上我們集中介紹與工藝有關(guān)的10％的軟件。我們告訴他們最終他們可能進(jìn)入并不一定要進(jìn)入的低水平發(fā)展階段，就象我們利用操作系統(tǒng)只是集中在應(yīng)用而不是BIOS程序。