中控系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范

1、 4/4中控系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范 中控系統(tǒng)功能規(guī)范 一、中控系統(tǒng)架構(gòu) 中控系統(tǒng)架構(gòu)如下圖 中控系統(tǒng)的服務(wù)器通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)的PLC的通訊，為了最大程度上保證以太網(wǎng)通訊的可靠性，在設(shè)備網(wǎng)絡(luò)層使用了光纖環(huán)網(wǎng)，保證了在某一點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)的情況下仍能保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的正常通訊。 中控系統(tǒng)采用西門(mén)子公司的WINCC組態(tài)軟件建立，它是西門(mén)子最經(jīng)典的過(guò)程監(jiān)視系統(tǒng)，業(yè)已成為市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者，乃至業(yè)界遵循的標(biāo)準(zhǔn)。WinCC能為工業(yè)領(lǐng)域提供完備的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（SCADA）功能，涵蓋單用戶(hù)系統(tǒng)直到支持冗余服務(wù)器和遠(yuǎn)程 Web 服務(wù)器解決方案的多用戶(hù)系統(tǒng)。SIMATIC WinCC支持OPC協(xié)議，并支持VBS,C語(yǔ)言腳本編

2、程， 具有良好的開(kāi)放性和靈活性。 二中控系統(tǒng)的功能 2.1 設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)控 中控系統(tǒng)的服務(wù)器通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)全部輸送設(shè)備的PLC的通訊，實(shí)現(xiàn)對(duì)總裝車(chē)間內(nèi)所有輸送設(shè)備、工藝設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)地?cái)?shù)據(jù)采集、監(jiān)控，能動(dòng)態(tài)顯示生產(chǎn)線工藝流程圖，并能在流程圖上選擇彈出多級(jí)詳圖；動(dòng)態(tài)顯示各種信號(hào)的狀態(tài)，并通過(guò)不同顏色、圖形實(shí)時(shí)生動(dòng)地表示出來(lái)。 系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)線的停線的原因及停線的時(shí)間、時(shí)長(zhǎng)、頻率等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并將生產(chǎn)線停線的數(shù)據(jù)通過(guò)OPC協(xié)議向MES系統(tǒng)開(kāi)放，MES系統(tǒng)對(duì)停線的原因作出分析后，將分析報(bào)告提供給生產(chǎn)決策者，便于生產(chǎn)決策者根據(jù)數(shù)據(jù)追查停線原因，并對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行優(yōu)化。 2.2故障診斷功能 系統(tǒng)

3、讀取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備傳感器的信號(hào)狀態(tài)和變頻器的狀態(tài)信息后通過(guò)程序運(yùn)算判斷設(shè)備是否處在正常狀態(tài)，如果設(shè)備處在故障狀態(tài)立刻控制設(shè)備停止運(yùn)行，并通過(guò)聲光報(bào)警的方式指示故障發(fā)生的區(qū)域及位置，故障的詳細(xì)信息顯示在現(xiàn)場(chǎng)人機(jī)界面及中控系統(tǒng)的監(jiān)控電腦顯示屏上，指導(dǎo)維修人員排除故障。系統(tǒng)將報(bào)警數(shù)據(jù)按照?qǐng)?bào)警組、報(bào)警時(shí)間、報(bào)警狀態(tài)存儲(chǔ)到相應(yīng)的報(bào)警數(shù)據(jù)庫(kù)中。并可以統(tǒng)計(jì)每種故障發(fā)生的時(shí)間及發(fā)生的頻率。當(dāng)報(bào)警復(fù)位時(shí)，系統(tǒng)也將復(fù)位信息存入報(bào)警數(shù)據(jù)庫(kù)。必要時(shí)可將歸檔的報(bào)警數(shù)據(jù)生成報(bào)表，便于維修人員明確故障發(fā)生的原因及易發(fā)生故障的設(shè)備。 2.3 對(duì)生產(chǎn)線運(yùn)行狀態(tài)的控制 在中控室可以對(duì)全系統(tǒng)被控設(shè)備進(jìn)行在線實(shí)時(shí)控制。 中控系統(tǒng)可以控制設(shè)

4、備的啟動(dòng)、停止，系統(tǒng)可以單獨(dú)控制每套設(shè)備的啟動(dòng)停止，也可以一鍵啟動(dòng)、停止整個(gè)車(chē)間內(nèi)的所有設(shè)備。 用戶(hù)在不同的階段對(duì)生產(chǎn)節(jié)拍有不同的需求，用戶(hù)無(wú)需具體去了解生產(chǎn)線的運(yùn)行速度，只需要根據(jù)要求輸入生產(chǎn)節(jié)拍的數(shù)值，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整生產(chǎn)線的運(yùn)行速度，以確保整個(gè)總裝車(chē)間生產(chǎn)線的運(yùn)行速度滿足用戶(hù)對(duì)于生產(chǎn)節(jié)拍的要求。 2.4 與MES系統(tǒng)的接口 2.4.1 設(shè)備狀態(tài)信息的傳送 中控系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)線的停線的原因及停線的時(shí)間、時(shí)長(zhǎng)、頻率等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并將生產(chǎn)線停線的數(shù)據(jù)通過(guò)OPC協(xié)議向MES系統(tǒng)開(kāi)放，MES系統(tǒng)對(duì)停線的原因作出分析后，將分析報(bào)告提供給生產(chǎn)決策者，便于生產(chǎn)決策者根據(jù)數(shù)據(jù)追查停線原因，并對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行優(yōu)化。 中

5、控系統(tǒng)對(duì)引起設(shè)備停線的故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并將這些故障通過(guò)OPC協(xié) 議向MES系統(tǒng)開(kāi)放，便于MES系統(tǒng)實(shí)時(shí)讀取設(shè)備的故障狀態(tài)并統(tǒng)計(jì)停線發(fā)生的原因。 2.4.2車(chē)身過(guò)點(diǎn)信息的監(jiān)控與傳送 AVI系統(tǒng)通過(guò)設(shè)在各條生產(chǎn)線上的RFID讀取點(diǎn)自動(dòng)讀取信息標(biāo)簽收集當(dāng)前正在通過(guò)該讀取點(diǎn)的車(chē)身的類(lèi)型、VIN號(hào)、訂單號(hào)等車(chē)身信息，中控系統(tǒng)實(shí)時(shí)讀取這些信息后將信息存入本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，并記錄下這臺(tái)車(chē)身經(jīng)過(guò)RFID讀取點(diǎn)的時(shí)間，同時(shí)將車(chē)身的類(lèi)型、VIN號(hào)、訂單號(hào)等車(chē)身信息以及經(jīng)過(guò)RFID讀取點(diǎn)的時(shí)間寫(xiě)入MES系統(tǒng)服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫(kù)中，協(xié)助MES系統(tǒng)完成生產(chǎn)管理中所必需的信息收集環(huán)節(jié)。 2.4.3 生產(chǎn)訂單的讀取 中控系統(tǒng)自動(dòng)讀取存

6、儲(chǔ)于MES服務(wù)器上數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的訂單信息及訂單的優(yōu)先級(jí)，并根據(jù)訂單的優(yōu)先級(jí)自動(dòng)控制車(chē)身按生產(chǎn)、銷(xiāo)售等環(huán)節(jié)所需要的順序進(jìn)入總裝車(chē)間生產(chǎn)線，系統(tǒng)對(duì)車(chē)身序列的計(jì)算可根據(jù)需要設(shè)置多種算法，根據(jù)不同需要采用不同的算法計(jì)算生產(chǎn)序列，這樣最大程度上保證了生產(chǎn)的靈活性。 三中控系統(tǒng)的安全性 3.1中控系統(tǒng)服務(wù)器與設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)的通訊和中控系統(tǒng)服務(wù)器與MES系統(tǒng)服務(wù)器的通訊使用兩塊網(wǎng)卡分別進(jìn)行，從物理層實(shí)現(xiàn)了設(shè)備層網(wǎng)絡(luò) 與其他網(wǎng)絡(luò)的完全隔離，使外部網(wǎng)絡(luò)無(wú)法直接訪問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，避免因外部網(wǎng)絡(luò)攻擊或因IP地址沖突造成設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)通訊癱瘓。MES服務(wù)器與中控系統(tǒng)服務(wù)器通訊時(shí)也只能通過(guò)OPC協(xié)議訪問(wèn)到位于中控系統(tǒng)服務(wù)器上的數(shù)據(jù)，而

7、無(wú)法直接訪問(wèn)到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，最大程度上保證了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行的安全和穩(wěn)定性。 3.2在 WinCC 用戶(hù)管理中集中管理用戶(hù)、用戶(hù)組和權(quán)限。訪問(wèn)保護(hù)用于控制對(duì)運(yùn)行系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)和函數(shù)的訪問(wèn)。此功能將防止應(yīng)用程序進(jìn)行未經(jīng)授權(quán)的操作。在項(xiàng)目創(chuàng)建期間，與安全相關(guān)的操作已限制為特定的用戶(hù)組。為此，需要設(shè)置擁有特有訪問(wèn)權(quán)（即所謂的權(quán)限）的用戶(hù)和用戶(hù)組。然后組態(tài)操作安全相關(guān)的對(duì)象所需的權(quán)限。例如，操作員僅對(duì)特定的操作員控件具有訪問(wèn)權(quán)限，調(diào)試人員在運(yùn)行系統(tǒng)中具有無(wú)限制的權(quán)限。 ANDON系統(tǒng)功能規(guī)范 一 ANDON系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) ANDON系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)分為3層，即監(jiān)控管理層、設(shè)備控制層和執(zhí)行層。 監(jiān)控管理層

8、與設(shè)備控制層和執(zhí)行層中的看板等執(zhí)行元件的通訊采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊，為了保證通訊的可靠性，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用了光纖環(huán)網(wǎng)技術(shù)。監(jiān)控管理層的功能由車(chē)間中控系統(tǒng)完成，中控系統(tǒng)設(shè)置有專(zhuān)門(mén)的ANDON系統(tǒng)服務(wù)器，ANDON系統(tǒng)服務(wù)器的主要功能是與ANDON 系統(tǒng)PLC進(jìn)行通訊，實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的變化實(shí)時(shí)刷新數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)記錄入中控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)后實(shí)時(shí)的發(fā)布給現(xiàn)場(chǎng)的ANDON 看板等顯示設(shè)備。 設(shè)備控制層主要由ANDON系統(tǒng)PLC和現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程IO站組成，ANDON 系統(tǒng)PLC和現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程IO站之間的通訊采用PROFIBUS-DP或者 PROFINET現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)拉繩開(kāi)關(guān)、急停按鈕的狀態(tài)收集

9、和工位柱燈的狀態(tài)控制。 執(zhí)行層包括現(xiàn)場(chǎng)的拉繩開(kāi)關(guān)、急停按鈕、工位柱燈、ANDON看板等設(shè)備。 二、ANDON系統(tǒng)功能描述 2.1 工位管理呼叫 設(shè)備求援呼叫：設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，工人按下設(shè)備求援按鈕，相應(yīng)工位的紅色柱燈閃爍，相應(yīng)工段的音樂(lè)報(bào)警器播放特定音樂(lè)，提示本工段出現(xiàn)設(shè)備求援，中控系統(tǒng)采集到這個(gè)求援信息后立即將信息發(fā)布到ANDON看板上，ANDON系統(tǒng)立即向機(jī)運(yùn)系統(tǒng)發(fā)出生產(chǎn)線停線信號(hào)，通知相應(yīng)的設(shè)備維護(hù)人員到現(xiàn)場(chǎng)處理問(wèn)題。問(wèn)題處理完畢后，復(fù)位設(shè)備求援按鈕，并按下復(fù)位按鈕后，設(shè)備求援呼叫解除。 物料求援呼叫：當(dāng)工位發(fā)生某種物料短缺時(shí)，工人拉下本工位物料求援拉繩，相應(yīng)工位的物料求援柱燈閃爍，相應(yīng)工

10、段的音樂(lè)報(bào)警器播放特定音樂(lè)，提示本工段出現(xiàn)物料求援，中控系統(tǒng)采集到這個(gè)求援信息后立即將信息發(fā)布到ANDON看板上，通知相應(yīng)的人員到現(xiàn)場(chǎng)處理問(wèn)題。如缺料問(wèn)題在車(chē)輛到達(dá)FPS前得到解決，再次拉下本工位物料求援拉繩，物料求援呼叫被復(fù)位，如車(chē)輛到達(dá)FPS問(wèn)題仍未得到解決，生產(chǎn)線停止運(yùn)轉(zhuǎn)，相應(yīng)工段的音樂(lè)報(bào)警器播放工段停線特定音樂(lè)，直到問(wèn)題解決后，按下物料求援復(fù)位按鈕，物料求援呼叫被解除。 質(zhì)量求援呼叫：當(dāng)工人發(fā)現(xiàn)質(zhì)量缺陷等與產(chǎn)品制造、質(zhì)量有關(guān)的問(wèn)題，工人拉下本工位質(zhì)量求援拉繩，相應(yīng)工位的質(zhì)量求援柱燈閃爍，相應(yīng) 工段的音樂(lè)報(bào)警器播放特定音樂(lè)，提示本工段出現(xiàn)物料求援，中控系統(tǒng)采集到這個(gè)求援信息后立即將信息發(fā)

11、布到ANDON看板上，通知相應(yīng)的人員到現(xiàn)場(chǎng)處理問(wèn)題。如質(zhì)量問(wèn)題在車(chē)輛到達(dá)FPS前得到解決，再次拉下本工位質(zhì)量求援拉繩，質(zhì)量求援呼叫被復(fù)位，如車(chē)輛到達(dá)FPS 問(wèn)題仍未得到解決，生產(chǎn)線停止運(yùn)轉(zhuǎn)，相應(yīng)工段的音樂(lè)報(bào)警器播放工段停線特定音樂(lè)，直到問(wèn)題解決后，按下質(zhì)量求援復(fù)位按鈕，質(zhì)量求援呼叫才被解除。 2.2 產(chǎn)量管理 每條生產(chǎn)線的下線點(diǎn)設(shè)置產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)感應(yīng)開(kāi)關(guān)，每下線1臺(tái)車(chē)后，本生產(chǎn)線下線車(chē)總數(shù)增加1臺(tái)，每條生產(chǎn)線的ANDON看板上顯示本生產(chǎn)線的產(chǎn)量。 2.3 停線管理 2.3.1 求援停線：某個(gè)工位因某種原因無(wú)法完成本工位操作發(fā)出求援需要生產(chǎn)線停止運(yùn)行時(shí)，ANDON系統(tǒng)能夠通過(guò)與生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的聯(lián)鎖信號(hào)

12、控制生產(chǎn)線立即停止運(yùn)行。工作完成復(fù)位本次求援后，ANDON 系統(tǒng)要求停線的信號(hào)解除，生產(chǎn)線重新開(kāi)始運(yùn)行。 2.3.2 計(jì)劃停線：按照生產(chǎn)計(jì)劃停線，如達(dá)到產(chǎn)量后停線以及休息時(shí)間停線等。 2.3.3 停線信息統(tǒng)計(jì)：ANDON系統(tǒng)在每次求援發(fā)生和解除時(shí)都將求援位置、原因、時(shí)間記錄入中控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，并將求援發(fā)生的原因、時(shí)間長(zhǎng)短等分類(lèi)別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并可以將這些數(shù)據(jù)生成報(bào)表。 2.4 生產(chǎn)計(jì)劃管理 2.4.1 ANDON系統(tǒng)中可以配置車(chē)間每個(gè)班組的上班、下班、休息、吃飯等時(shí)間安排，當(dāng)預(yù)定時(shí)間到達(dá)時(shí)，特定音樂(lè)響起，ANDON系統(tǒng)看板上有相應(yīng)的顯示，提示員工進(jìn)行相應(yīng)的活動(dòng)。 2.4.2 ANDON系統(tǒng)可以從

13、MES系統(tǒng)中讀取當(dāng)日或一周的生產(chǎn)計(jì)劃，通過(guò)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)節(jié)拍進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，實(shí)時(shí)計(jì)算出生產(chǎn)計(jì)劃的執(zhí)行進(jìn)度以及生產(chǎn)效率，并通過(guò)ANDON系統(tǒng)看板顯示這些信息。 AVI系統(tǒng)功能規(guī)范 一AVI系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) AVI系統(tǒng)服務(wù)器及系統(tǒng)操作站與AVI系統(tǒng)PLC之間的網(wǎng)絡(luò)通訊采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊，為了保證通訊的可靠性，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用了光纖環(huán)網(wǎng)技術(shù)。AVI系統(tǒng)PLC與RFID讀寫(xiě)器及HMI操作站之間通訊采用PROFINET現(xiàn)場(chǎng)總線，保證車(chē)身信息讀寫(xiě)的實(shí)時(shí)性和可靠性。二 AVI系統(tǒng)功能描述 1.RFID讀寫(xiě)器讀取到車(chē)身信息后，AVI系統(tǒng)服務(wù)器實(shí)時(shí)將車(chē)身信息 存儲(chǔ)到AVI數(shù)據(jù)庫(kù)中，根據(jù)RFID站點(diǎn)所處的位置實(shí)時(shí)更新RFID 站點(diǎn)所在生產(chǎn)線的車(chē)身信息隊(duì)列，并車(chē)身信息隊(duì)列實(shí)時(shí)顯示在AVI 系統(tǒng)操作站上，供操作人員隨時(shí)查詢(xún)特定車(chē)身所處的位置。 2. 3.2車(chē)身調(diào)度規(guī)則的調(diào)整 系統(tǒng)對(duì)車(chē)身序列的計(jì)算可根據(jù)生產(chǎn)需要設(shè)置多種算法，根據(jù)不同需要采用不同的算法計(jì)算生產(chǎn)序列，這樣最大程度上保證了生產(chǎn)的靈活