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(dú)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(shí)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(jī)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(jī)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(jī)器利用Allen-Bradley 5/60 PLCs 的PLC技術(shù)、Digitronics Sixnet I/O、伯克利軸向運(yùn)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(kuò)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?yàn)樵谝粋€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(xiàng)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(yùn)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?yàn)樗够貓?bào)最大化，一張沒有通過檢查的磁盤不但意味著資源的浪費(fèi)，也浪費(fèi)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(jī)器的停機(jī)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?yàn)楫a(chǎn)品的生存周期非常短，而且競爭通常使價(jià)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(jià)值是其六個月以后發(fā)貨時的價(jià)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(yùn)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(qiáng)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(qiáng)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(yùn)行在最佳狀態(tài)，MINT1 濺射機(jī)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(bǔ)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(hù)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(fèi)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(shí)際的問題就是PLC控制系統(tǒng)不能很好的集成，它必須獨(dú)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(kuò)充性也就受到了限制。因?yàn)镃onner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?yàn)檫\(yùn)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(hù)費(fèi)用太高了。 Eastburn開始了為控制系統(tǒng)研制新的機(jī)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?、太厚就意味著盤坯的報(bào)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(jì)控制程序?qū)?，并利用Opto 22的MMI制造表面操作屏。Opto 22的基于設(shè)計(jì)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?yàn)榛谡Z言的流程圖是多任務(wù)、可繼承的，這樣Conner就能夠?qū)㈨?xiàng)目分給多個工程師去完成，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(jī)器正常運(yùn)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(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗鼈儾僮髌饋砀`活、功能更強(qiáng)大。 最終的MINT II系統(tǒng)是一臺66英尺長的機(jī)器，由8臺Opto 22基本控制器構(gòu)成并共同運(yùn)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(jī)控制著傳輸裝置的運(yùn)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(jì)算、模擬報(bào)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(shí)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(jì)量器以及Eurotherm換熱器。Conner能夠通過Opto 22控制語言實(shí)現(xiàn)用現(xiàn)代編程方法節(jié)省時間，能夠很好的升級、維護(hù)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(shí)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的預(yù)組態(tài)?！辈僮髡呃肕MI改變合適的變量，而不是通過改變代碼實(shí)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(shí)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(dú)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(xiàng)目，前者只須運(yùn)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(yùn)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(shí)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(jī)器超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時，Opto 22控制系統(tǒng)可以使其得到補(bǔ)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(bǔ)償花費(fèi)不到4個小時?！? 在MINT II運(yùn)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(bǔ)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(yùn)行。就如Eastburn所說，這些新機(jī)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?！彼a(bǔ)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(yùn)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。