鼎实PROFIBUS远程IO在汽车生产线Andon系统的应用

日期：2012年6月1日 09:45

摘要
某汽车有限公司是国内著名微型乘用车、商用车生产商。该公司拥有产品研发中心和装备精良、工艺先进的冲压（全车冲压零部件的模具在境外加工）、焊装、涂装、总装生产车间以及先进的整车检测线。2005年2月生产线建成，7月形成批量生产。2006年计划实现产销6万辆，到 2008年年生产能力达到15万辆，“十一五”期间达到20万辆生产能力。
该公司生产线的核心是Andon系统 ——专门为汽车装配线设计的综合性信息管理和控制系统。如何收集生产线上有关设备、生产以及管理的多方面信息，是Andon系统的主要任务。该公司Andon系统采用PROFIBUS现场总线技术，以及使用鼎实科技公司的PROFIBUS现场总线桥远程I/O，极大的提高了生产效率和现场质量管理。

1．Andon系统简介
Andon也称“暗灯”，原为日语音译，日语意思为“灯”、“灯笼”。Andon系统不仅仅是灯光，而是一个声光多媒体多重自动化控制系统，是一套专门为汽车生产、装配线设计的信息管理和控制系统。Andon系统来源于丰田汽车生产方式，现已成为了汽车行业的标准。

图1

在总装车间主要通道的上方均悬挂着显示屏，显示面板能够提供关于各单条生产线的信息，包括生产状态、原料状态、质量状况以及设备状况。此外，显示器还同时可以显示实时数据，如目标输出、实际输出、停工时间以及生产效率等。根据显示器上提供的信息，加工人可以更加有效的进行具体工作。另外，不同的音乐报警可以使操作员和监督人员清楚了解到其辖区内发生的问题。主管人员可以根据显示器上显示的信息识别并且消除生产过程中的瓶颈问题。同时，工段长还可以从控制室或者远程监测站监测生产状态、物料处理以及设备运行状况。
1.1 Andon工作流程
⑴ 当操作者需要帮助、发现质量等与产品制造、质量有关的问题，他就拉下吊绳或用遥控器，激活Andon系统，该信息通过操作工位信号灯、Andon看板、广播将信息发布出去，提醒所有人注意。
⑵ 班组长响应质量要求，与操作工一同确定问题。如果班组长可以解决问题，重新拉下吊绳，系统恢复正常。如果确定的问题必须向其它部门求助解决，则班组长通过设置在区域集中呼叫台进行呼叫，将信息类型、呼叫内容再次通过Andon看板、广播将信息发布出去，呼叫物料、质量、油漆、维修等前去处理问题。
1.2 Andon系统与质量管理
该系统能够提高产量和产品质量，现已经成为汽车完整生产线中不可缺少一部分。

图2 Andon看板

该系统能够收集生产线上有关设备、生产以及管理的多方面信息。在对这些信息进行处理后，ANDON系统控制分布在整个车间的指示灯和声音报警系统，每个工位都有控制开关，当出现问题时，可及时反映到主机，通知其它部门解决，并可由计算机记录、分析问题频率。
现在，在汽车制造的各大车间都可以看到针对不同需求的不同设计的安灯，例如汽车总装厂的冲压、焊接、总装车间的各条生产线；发动机厂机加车间气缸体、气缸盖、曲轴、连杆、凸轮轴生产线：装配车间的分装线、总装线及试验生产线等。事实上它可以应用在各个门类的机械制造厂中，可以在任何地方发挥着它的警示作用和及时的信息传递的作用，将问题阻止在最初的地方并及时解决问题的作用，所以说“Andon”无处不在，暗灯系统是一种提高制造质量和效率的最有效的手段。

2. 基于PROFIBUS现场总线I/O的Andon系统结构
PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术，是一种现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。

图3 系统结构图

PROFIBUS总线I/O的主要功能分为输入、输出两部分。输入是采集现场模拟量信号（如4～20mA）和开关量信号（如24V DC）并将其转换成为数字量，再按照PROFIBUS协议传送到现场总线中。输出是将PROFIBUS现场总线通信数据转换成模拟量输出（如4～20mA）和开关量输出（如24V DC/0.5A）。同时，PROFIBUS总线I/O的另一种功能是作为PLC的I/O扩展。PLC的I/O扩展方式有两种：传统的方法是在PLC框架中插入I/O模块。另一种流行的方式是通过现场总线，采用PROFIBUS总线I/O来扩展。它的显著优点是可以集成第三方产品，使整体PLC的性价比达到最优；它的另一个优点是I/O的远程布置，可以组成分布式系统。
通过采用鼎实科技的PROFIBUS总线I/O，该公司能够更好的对故障做出响应、识别和解决生产过程中的瓶颈问题以及改进工艺流程。另外，原料处理和质量控制则更加高效。鼎实科技的PROFIBUS总线I/O实现了PROFIBUS现场总线通信数据和模拟量输出（如4～20mA）与开关量输出（如24V DC/0.5A）双向传输；同时，PROFIBUS I/O的远程布置，组成了一个可扩展的分布式系统。

3. 鼎实科技DS300B可扩展PROFIBUS I/O

目前，鼎实科技DS300B可扩展PROFIBUS I/O的具体型号和性能如下：

4. 鼎实科技PROFIBUS I/O的具体应用

4.1 应用
该汽车生产线的ANDON系统中，每个呼叫盒是分散的，呼叫盒之间的距离不等。如果采用一般的PROFIBUS I/O，一个呼叫盒需要使用一个带有PROFIBUS接口的远程I/O，成本较大。而采用鼎实科技的PROFIBUS I/O则可以大大节约成本，鼎实科技的DS300B PROFIBUS远程I/O通过双CAN冗余总线桥进行扩展，一个PROFIBUS适配器通过双CAN

总线扩展，最多可以扩展16块，CAN总线距离最多允许30米，因此可以使用一个PROFIBUS接口适配器，通过CAN总线你进行扩展，I/O模块根据现场设备的位置进行安装，这为解决现场设备较为分散而需要控制成本提供了一个好的解决途径。

4.2 鼎实科技PROFIBUS产品实现的主要功能
(1) 可扩展PROFIBUS I/O DS300B实现的主要功能
　　工位作业管理——工位呼叫；集中事件呼叫。
　　设备运行管理——故障、运行状态、维护信息。
　　信息可视管理——通过Andon看板，显示呼叫信息、故障信息、停线信息。
　　物料呼叫——通过物料显示屏，显示物料呼叫信息。
　　质量呼叫——通过广播，呼叫质量信息。
　　设备呼叫——当设备故障时，通过广播进行呼叫。
　　维修呼叫管理——通过维修Andon看板，显示维修信息。
　　公共信息管理——通过信息显示屏，显示各种公共信息。
　　广播系统——可通过无线话筒进行人工呼和音乐播放。
　　语音呼叫——通过广播系统，进行Andon信息呼叫。
生产运行信息——生产线开线、停线、休息等各种生产运行信息的处理。
（2）PROFIBUS从站网卡PB-OEM4-PCI实现的主要功能
Andon上位管理——对Andon系统的各种事件进行统计分析处理。
PB-OEM4-PCI是一款PROFIBUS从站网卡，接口方式：PCI，用户通过提供的和驱动程序和DLL库文件，使用Visual C++、Visual Basic进行编程，即可实现PROFIBUS数据的采集。
4.3 应用PROFIBUS I/O的优点
◆ 产品采用模块化的结构，方便用户安装及拆卸。
◆ 提供多种类型的I/O扩展模块来满足现场设备对不同信号的需求。
◆ 内部采用PROFIBUS专用芯片，支持标准PROFIBUS-DP 协议，数据传输速率高达12M bit/s。
◆ 通信控制器CC-PB-1.0或CC-PB-1.0与扩展IO模块之间的数据交换采用高速、冗余的数据通道，确保整个系统安全、可靠。
丰富的诊断功能，使PLC主站快速监测到每个I/O模块的工作状态及故障状态，以便及时采取措施确保控制系统的安全。

5. 结束语
基于鼎实科技的PROFIBUS远程I/O的Andon系统经过长时间的运行，具有性能稳定，易于扩展而不影响当前生产的优点；该系统正在被广泛应用在国内大型汽车质量管理系统中。鼎实科技凭借长期的行业工作经验和强有力的技术支持，可以针对系统的特殊应用量身定制适合生产需求和工艺的产品，为系统在更短的时间内投入使用提供了保证。