菲尼克斯電氣控制系統在徐工重卡的應用

菲尼克斯（中國）投資有限公司

菲尼克斯電氣控制系統在徐工重卡的應用

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項目背景

徐工集團重卡生產基地位于徐州高新技術產業開發區，總規劃占地3000余畝，項目分兩期實施。一期工程占地1382.26畝，建筑面積約50萬平方米，總投資近40億元，將形成年產6萬輛重卡及8萬臺工程機械駕駛室的制造規模；2015年啟動二期工程，在余下1600余畝地塊上重點發展汽車及工程機械核心零部件產業，力爭用三年左右實現超百億的銷售目標。徐工集團重卡生產基地建成后，將通過整合利用徐工集團優勢資源，打造高品質、上規模的中高端重卡產品，在整車工藝水平上將對標國際先進水平；在做大、做精重卡產品的同時，為徐工集團提供優質可靠的專用車底盤；利用徐工集團市場優勢資源，大力發展以自卸車為代表的工程車輛，促進工程機械板塊與重卡板塊的協同發展，并以此帶動物流車的發展，實現徐工集團的“大徐工、大汽車、大發展”的戰略目標。

項目實施與應用

用戶的具體制造工藝與一般的汽車制造流水線一樣，主要由各種工藝設備和機械化輸送組成。這里以總裝工藝的機械化輸送為例來介紹總體的控制系統應用情況。該項目由東風設計研究院設計并總包，根據徐工汽車的總體設計的要求，對于控制系統的要求需要考慮高效、先進、穩定，成本經濟的方案。經過與各方技術人員的交流，總裝車間機械化控制系統選擇PROFINET協議進行通信。PLC與PLC之間，PLC與現場模塊之間的通信都基于PROFINET總線的形式。現場的變頻器、分布式I/O以及其他模塊直接接入PROFINET總線網絡。本項目最大的創新就是輸送設備全部采用空中自行小車，采用無線控制系統讓自行小車控制系統更加穩定，成本更加經濟。當然，同時也讓自行小車本身在輸送上的優勢體現得淋漓盡致，整個車間的設備分布更合理，工作環境更整潔。

整個輸送系統包括地面的板鏈輸送與空中無線自行小車輸送，地面板鏈的控制系統主控系統通過PROFINET與現場數據信息進行交換，程序的運算和處理，實現對現場設備的控制功能?，F場設備主要包括現場操作站、現場設備檢測單元（接近開關、光電開關等）、現場其他輸入設備和現場執行機構（如變頻器、電磁閥等）等。需要轉掛的輸送設備之間的信號交換由PLC通過網關來進行交換。 整個網絡采用PROFINET專用交換機進行組網。如圖1所示。

圖1　整體解決方案

空中自行小車采用獨立的PLC控制系統，利用無線PROFINET基數進行通訊，自行小車的整體調度由地面PLC控制，包括小車的位置判斷，發車條件判斷。由地面主站將各類指令通過無線的PROFINET傳送給空中自行小車的控制箱，車載控制箱中的PLC控制小車在各個工作位置的動作，包括啟動、調速、安全停車等等。輸送小車的位置狀態，車載狀態等監控信息，統一通過地面站的監控觸屏PC進行顯示，同時，各種手動操作，狀態切換也由地面主站的觸屏PC完成。如圖2所示。

圖2　自行小車的PROFINET方案

項目創新性、重點與難點問題及解決思路

在徐工重卡總裝車間，各子系統必須相互適應，生產過程需要實現數字化，與整廠管理系統以及沖壓、焊裝、涂裝、檢測、調試車間及車架聯合車間的系統需要無縫對接。這對工業通信網絡的開放性和穩定性提出了很高的要求。對于這樣的需求，相對于傳統的現場總線技術，基于以太網的更靈活、更高效、更高性能的PROFINET完美地契合這些特性。PROFINET作為適用于實時自動化行業的開放式以太網技術，能夠滿足面向未來的大數據傳輸和高精度控制，基于PROFINET優秀的靈活性和開放性，用戶可根據具體需求任意設計機器和工廠的系統架構。與此同時，PROFINET 的高效性還意味著用戶可以實現資源的有效利用并顯著提升工廠的運營效率，同時更高的實時性與更強的診斷功能，對于生產節拍的保證以及故障排查的及時提供了保障。

對于重要的輸送設備自行小車的控制方案來說，在設計時是有一些難點的。傳統的小車控制方案因為使用滑觸線數量較多，分段較復雜，施工的周期較長，施工的質量也很難保障。并且，控制信號都是通過電刷與滑觸線的導通和斷開來實現的，一段時間使用后電刷磨損嚴重，故障率高發，維護很困難。初始考慮采用無線通訊技術，但如果采用一般的無線技術，用戶擔心實時性和穩定性的問題，因為小車工作范圍很大，也可能出現信號衰減的問題。經過多方的論證和分析，最后采用了菲尼克斯電氣的無線自行小車輸送控制系統，采用無線的PROFINET技術來實現，具有以下優點：具有以太網的一些典型特點，如斷線后自動重新連接。支持多個接入點，支持漫游，每個AP的信號覆蓋范圍的重疊區域就是可發生漫游的區域，有了這個特性就可以實現分布多個無線接入點（信號源）。這在遠距離，大范圍傳輸中就顯得十分靈活、方便。 簡化了安裝、減少了維護時間和停機時間、有效地降低電纜和維護成本、提高了生產效率。

項目為用戶實現的效益

本項目采用的主要產品，包括菲尼克斯電氣高端控制系統PLC ILC 370 PN、嵌入式工控機BLPPC 15、PROFINET交換機，工業無線通訊模塊FL WLAN5100等。菲尼克斯電氣的高級模塊化Inline控制器ILC 370 PN 2TX-IB是一款高性能PROFINET控制器。該控制器可用于中等規模的應用場合，其高度模塊化的設計可以適應各種應用需求。其集成型PROFINET接口確保了使用PC WorX自動化軟件進行符合IEC 61131的參數化和編程，可與OPC服務器同步交換數據并與TCP/IP兼容設備進行通信。在這樣的產品性能參數前提下，選用這款控制器不僅滿足用戶的各項技術要求，還可以降低成本。370 PN與帶觸屏功能的BL PPC工控機進行組合后，取代原來的HMI的方式，在保證了技術先進性的同時，提高了處理能力和速度，也極大的提高了性價比。

而無線的PROFINET技術的應用，更是通過創新型的技術方案大大地提高了系統的穩定性和實時性，節約了傳統方式的滑觸線的使用量，只保留動力供電的滑觸線，降低了成本。將原有的電刷數量大大降低，滑觸線再不需要進行分段來傳輸控制信號，采用漫游的技術保證信號的覆蓋強度。讓PLC直接通過PROFINET來交換信息。這些措施都極大地降低故障率和后期的維護成本。

項目意義

菲尼克斯電氣的全套PROFINET控制系統應用于徐工重卡的儀表分裝線、車門線、自行小車、底盤線等生產環節。穩定可靠的PROFINET系統及其他先進技術有效保證了徐工重卡的制造精度和質量，又實現了成熟、可靠及先進性與經濟性的協調統一。借助PROFINET，徐工重卡的工廠管理系統實現了數字化、信息化、智能化，體現了高效率、低成本的現代化工廠理念，高度集約化、柔性化、智能化和全數字化管理代表了國家高端裝備制造轉型方向。

鏈接采訪

Q：請介紹一下菲尼克斯電氣為汽車打造的新產品或者解決方案？這些產品和解決方案具有怎樣的特色？

A：汽車行業作為菲尼克斯電氣在工廠自動化領域的傳統行業，我們一直在持續地進行投入，提供創新的技術和產品來為用戶服務。隨著國家智能戰略的發展，市場對產品性能和功能的要求也在不斷地提高，推出符合市場需求，真正為用戶創造價值的各類產品和解決方案是我們的責任。近期，菲尼克斯電氣推出了一系列高性能的產品，期望能夠給用戶創造更高的價值。例如Axiocontrol系列控制器，作為我們在汽車行業主推的控制器，掃描周期達到4μs 每1000位指令，與傳輸速度達到千兆的Axioline I/O配合使用，可以極大地滿足快速響應時間的需求，保證輸入輸出數據的同步性，提高生產節拍。這對工藝節拍達到瓶頸的用戶來說，是非常好的選擇。

還有最新的P R O F I C L O U D系統，將成熟可靠的PROFINET現場總線系統引入云端。在“工業4.0”時代，成熟的自動化標準與先進的IT技術的獨特結合將大大提高設備和系統之間的全球跨區域通信效率。PROFINET網絡可擴展云服務，無需其他專業知識，通過互聯網可實現無限自動化，靈活性極高。本地PROFINET網絡中有分布式設備和云服務，工程設計更輕松；采用預組態和預編程的PROFICLOUD產品，實現高效自動化；采用TLS加密，確保安全通信。這對于工廠或者設備異地配置的用戶來說，是一把利器，可以安全有效地保證自動化的標準統一，生產高效同步。

工廠自動化行業經理 胡圣豪