1、引言 風神襄樊汽車有限公司在生產(chǎn)天籟系列汽車時，一直采用由生產(chǎn)調度中心提前下計劃到車間，再由車間根據(jù)計劃調度工位生產(chǎn)的管理模式。這種多級管理模式不僅浪費了大量人力資源，同時也浪費了用來加載生產(chǎn)管理信息（含有車身信息如：同期生產(chǎn)號、流水號等）的紙張和打孔卡，而且這種管理模式的自動化程度不高。為了降低公司生產(chǎn)管理成本，充分利用人力資源，提高自動化程度而進行了NEPID系統(tǒng)（汽車自動化生產(chǎn)管理系統(tǒng)，以下簡稱NEPID系統(tǒng)）的開發(fā)。在NEPID系統(tǒng)的開發(fā)中，使用耐高溫、無源的NEPID讀寫卡裝備在每個車身，從而實現(xiàn)設備側立體庫的以太網(wǎng)控制。 課題的主要任務是對工廠的PBS立體成品庫和SBS面漆存儲庫的控制系統(tǒng)進行改造，使其能夠接收由中央控制室服務器發(fā)出的控制信息，在此基礎上實現(xiàn)手動指定或者由中央控制室服務器來決定車身搬入和搬出的功能，并將移動中的車載信息通過以太網(wǎng)傳輸給中央控制室的服務器。同時具備調整和半自動功能，方便用戶操作。 為了使現(xiàn)場控制系統(tǒng)能夠與生產(chǎn)管理服務器順利交換數(shù)據(jù)，與NEPID系統(tǒng)進行網(wǎng)絡連接，選擇了使用可編程控制器及以太網(wǎng)模塊，建立通過以太網(wǎng)與生產(chǎn)管理服務器連接的方案。 2、系統(tǒng)開發(fā)中的PLC功能 NEPID系統(tǒng)開發(fā)包括對面漆存儲庫SBS和立體成品庫PBS控制系統(tǒng)及中涂和上涂工位控制系統(tǒng)。歐姆龍可編程控制器在面漆存儲庫SBS和立體成品庫PBS控制系統(tǒng)中承擔控制任務，采用以太網(wǎng)與中央控制室進行數(shù)據(jù)交換，并對數(shù)據(jù)進行控制。在NEPID系統(tǒng)中，還連接有多臺NEPID系統(tǒng)設定盤及視頻監(jiān)聽設備作為現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，使得現(xiàn)場控制系統(tǒng)功能更加完善。 2.1 PBS需要實現(xiàn)的功能 在成品立體庫中要求完成對進入PBS立體庫的搬入控制、退出PBS立體庫的搬出控制、退出PBS立體庫的分支控制、退出PBS立體庫的搬出計劃制定和進入總裝的空進程控制，實現(xiàn)立體庫的功能。其功能體現(xiàn)在： （1） 車輛搬送功能；將涂裝工程完成的車輛由涂裝工廠向裝配工廠搬送。 （2） 吸收生產(chǎn)差異的緩沖器；涂裝工程和裝配工程之間的生產(chǎn)實際績效存在差異的時候承擔一個緩沖器的作用，使涂裝工程和裝配工程的生產(chǎn)損失相互之間互不影響。彌補在生產(chǎn)過程中因為設備故障、品質不良、出勤率低下、開動時間的差異等原因造成的生產(chǎn)損失。 （3） 裝配生產(chǎn)線投入順序的補正功能；裝配生產(chǎn)線的基本順序是由在生成VIN碼時，裝配生產(chǎn)線的投入順序決定的,但因為車體在涂裝工程中不能保證順序和零部件的完整，從而在PBS立體庫控制中負擔了投入順序的補正機能。補正機能采用優(yōu)先遵守同步生產(chǎn)連續(xù)編號順序的同步生產(chǎn)模式和優(yōu)先考慮裝配作業(yè)時工數(shù)的平均化的平均化模式兩種。 （4） 缺件車保留；裝配零件發(fā)生缺件的時候，避免向裝配生產(chǎn)線上投入使用這種缺件的車輛，在PBS立體庫中有保留這種車輛的功能。使用這種功能可以防止在裝配工程生產(chǎn)線上發(fā)生缺件車的情況。 （5） 空進程生成功能；在車種變更或者微小變更的時候，從在裝配生產(chǎn)線上投入試制車，到作業(yè)熟練為止的期間內，在車輛的前后生成空進程，吸收與普通車的作業(yè)時間差，或在裝配工程中將抽出的車輛裝載回生產(chǎn)線，裝配時在生產(chǎn)線上生成空進程，來滿足生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)的準確。 2.2 PLC在系統(tǒng)中的功能 在PBS部分，PLC在接受服務器發(fā)送的信息的同時，不斷地與服務器進行數(shù)據(jù)交換。相互交換數(shù)據(jù)的內容是服務器發(fā)給本地站關于車身的信息，包括車身型號、同期生產(chǎn)號、顏色以及其他的一些關于進庫的安排、車道的選擇等有效數(shù)據(jù)信息，其傳輸數(shù)據(jù)的形式及報文的格式宏觀上遵循TCP/IP協(xié)議，而在具體細節(jié)上遵循協(xié)商的通信協(xié)議。本地站同時不斷的將自身采集的庫存車身的有效信息及現(xiàn)場運行的請求信息等傳送給服務器。還需要將現(xiàn)場人員的手動操作部分的數(shù)據(jù)傳送給服務器，保證庫區(qū)數(shù)據(jù)的準確和實時更新。 在SBS成品庫部分，本地站只將服務器發(fā)送的數(shù)據(jù)轉存在數(shù)據(jù)記憶寄存器中，在庫區(qū)的出入口各設置一個觸摸屏來顯示當前的生產(chǎn)狀態(tài)、庫存信息及全部手動控制操作按紐。 對中涂自動吹灰機，利用總裝中央控制室服務器發(fā)送的信息來控制噴涂機的工作狀態(tài)，進行顏色的自動識別和搭配，實現(xiàn)全自動化操作。 對面涂自動噴涂機，對信息實現(xiàn)的功能與中涂吹灰機一樣，通過以太網(wǎng)來接受服務器發(fā)送的控制噴涂機狀態(tài)的控制信息，實現(xiàn)工位的自動化操作。 3、以太網(wǎng)控制系統(tǒng)的設計 為了實現(xiàn)NEPID系統(tǒng)生產(chǎn)管理自動化，在參考歐姆龍以太網(wǎng)的操作設計手冊和現(xiàn)場控制工藝流程的基礎上，完成了對以太網(wǎng)通信和控制部分設計。 3.1 以太網(wǎng)通信控制設計 在PBS項目中，設置以太網(wǎng)單元號為5，計算出CIO存儲區(qū)的首地址字為1634和DM存儲區(qū)的首地址字D30518，在此基礎上編寫CX-P源通信程序。其流程圖如圖1所示。 在通信控制程序上首先設置數(shù)據(jù)緩存區(qū)，包括發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的緩存區(qū)，在此基礎運用大量的數(shù)據(jù)邏輯指令來發(fā)送數(shù)據(jù)和接受數(shù)據(jù)，實現(xiàn)以太網(wǎng)通信功能。 3.2 以太網(wǎng)現(xiàn)場控制設計 為實現(xiàn)立體庫的現(xiàn)場控制項目改造要求，在實現(xiàn)以太網(wǎng)通信的基礎上需要對PBS立體庫的自動控制進一步研究?？刂埔c在于大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和通信控制。當雪橇到達NEPID讀取滾床位置后，雪橇停止，由可編程控制器輸出請求信號給NEPID系統(tǒng)，請求NEPID系統(tǒng)設定盤讀取NEPID卡的信息。NEPID系統(tǒng)設定盤分析讀取的信息好壞，并輸出NEPID系統(tǒng)設定盤的OK或報警信號。當NEPID系統(tǒng)設定盤檢測信息有問題，輸出NEPID系統(tǒng)設定盤報警信號，并發(fā)出聲光報警信號，通知操作人員處理。當雪橇控制系統(tǒng)檢測到NEPID系統(tǒng)設定盤有報警信號時，該滾床停止，不做任何動作。直到雪橇控制系統(tǒng)檢測到NEPID系統(tǒng)設定盤的OK信號后，才能控制雪橇前進，并發(fā)出清除OK信號給NEPID系統(tǒng)設定盤。實現(xiàn)PBS的搬入控制、搬出控制、搬出分支控制，搬出計劃調度和進入總裝進程控制，現(xiàn)場確認及控制信號如圖2所示。 在圖中： 1表示到位信號（DI-P） （PLC→NEPID：1Bit）； 2表示空實信號（DI-P） （PLC→NEPID：1Bit）； 3表示OK,NEPID系統(tǒng)設定盤報警信號信號 （NEPID→PLC：2Bit）； 4表示搬入道指示信號（DO-P） （Server→PLC：4Bit）； 5表示通過信號（DI-P） （PLC→Server：1Bit） 6表示搬入側設備異常信號（DI-S） （PLC→Server：496Bit）； 7表示搬出指示要求信號（DI-P） （PLC→Server：1Bit）； 8表示搬出道指示信號（DO-P） （Server→PLC：4Bit）； 9表示先行指示信號（DO-P） （Server→PLC：2Bit）； 10表示通過信號（DI-P） （PLC→Server：2Bit）； 11表示先行異常信號（DO-P） （Server→PLC：1Bit）； 12表示在位信號（DI-P） （PLC→NEPID：1Bit）； 13表示OK,NG信號 （NEPID→PLC：2Bit）； 14表示搬出側設備異常信號（DI-S） （PLC→Server：496Bit） 為了實現(xiàn)通信控制和現(xiàn)場控制結合在一起工作，實現(xiàn)系統(tǒng)與上位機聯(lián)網(wǎng)，將所有的控制和請求信息都通過以太網(wǎng)來進行傳送，達到完全自動化生產(chǎn)管理的目的。 4、結束語 車載信息調度管理的自動化，已被國外各大汽車廠商廣泛使用，國內三大汽車廠商之一的東風汽車公司僅在其下屬的風神汽車有限公司推行這種方案，其余的廠家還在沿用人工讀取車載信息的生產(chǎn)模式。課題在緊密聯(lián)系產(chǎn)業(yè)動態(tài)的前提下研究應用工業(yè)以太網(wǎng)的應用。 目前，系統(tǒng)使用歐姆龍以太網(wǎng)技術已經(jīng)完成了對成品庫的通信和控制。在現(xiàn)場，使用歐姆龍工業(yè)以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線技術一起，實現(xiàn)了對成品庫的自動有效控制，達到了按計劃自動出入庫的設計要求。 在成品庫的控制中，新的管理系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)自動更新和數(shù)據(jù)自動比較排序功能，使現(xiàn)場控制的穩(wěn)定性大大提高。和原來的人工操作出入庫模式相比，準確率由82.4%升高到96%以上，對車身信息的控制實現(xiàn)了自動化，系統(tǒng)運行的安全可靠性也得到了保障。立體庫以太網(wǎng)控制還可以有效地對進入總裝的車身順序進行修正，對生產(chǎn)計劃進行更新，使更新生產(chǎn)計劃的周期大大縮短。