信息化組態在自動化生產線中的應用

王軍領，王秀敏，詹俊勇，仲太生，羅素萍，周智偉

（揚力集團股份有限公司 自動化處，江蘇 揚州 225127）

隨著制造業生產線自動化和信息化的發展和普及，生產信息化和智能化的要求也越來越高，生產者和管理者迫切需要追溯生產信息和質量環節，透明觀察監督生產線的故障、生產數量和時間信息等等。為此，在自動化生產線信息技術基礎上開展信息化集成系統的研究與應用，不僅可幫助解決生產線管理中存在的問題，而且可在信息化集成系統發展創新中為企業帶來更高的經濟效益[1-2]。

1 自動化線布局和配置

1.1 自動化線布局

根據廠房安裝條件和生產工藝需要，繪制優化自動化線布局如圖1所示。其中片料機為上料機構，下線為下料機構，機器人為傳輸機構，壓機為生產工序機構[3]。

圖1 自動線布局圖

1.2 設備配置表

自動化各設備電氣配置構成如表1所示。

表1 電氣配置表

2 控制層CC-LINK網絡

2.1 網絡架構

整個工廠的控制層如圖2所示。

圖2 控制網絡層次

2.2 控制層通訊技術特點

（1）高速和高確定性的輸入輸出響應。CC-Link除了能以10Mbps傳輸效率高速工作外，還能夠提供穩定實時高效的控制。

（2）傳輸距離遠。當選擇10Mbps時，最大傳送距離為100m。當網絡速度為156Kbps時，傳送距離可達1.2km。使用電纜中繼器和光中繼器，傳輸長度更長。

（3）省配線帶來的功效。CC-Link顯著減少當今復雜生產線上所需的控制線纜和電源線纜的數量，減少了配線和安裝的費用，減少配線工作量，改善維護工作。

2.3 設備間網絡通訊

控制層采用完善成熟的CCLINK總線控制技術，總控制站采用組態界面實現操作控制，OPC信息采集軟件實現FX5U信號采集，各站PLC與機器人之間采用CCLINK通訊。主站Q03UDECCLINK功能模塊應通過模塊面板開關設置站號為00，模式設定為在線模式，合理設置傳輸率并按照實際情況設置條件設定開關狀態，從站PLC或者CCLINK模塊也要通過模塊面板合理設置站號，占用站數及波特率等[4]。如圖3所示。

圖3 CCLINK通訊網

2.4 工業以太網通訊

目前使用的以太網是星型結構和總線型結構，在傳輸速率方面有：10Mb/S，100Mb/S，1000Mb/S 甚至更高，由于工廠生產規模的不斷擴大以及監控對象愈發復雜，如果采用傳統接線或者中繼通訊的方式，將大大增加現場工作量和走線量，物資成本和人力成本大大提高。

而面向對象的基于TCP/IP以太網通訊方式，PLC之間無主從關系，所以進行系統擴展只需在對象層對組態進行操作即可。傳統的控制系統只能夠實現車間級和現場通信，只能完成對下級設備的監控和管理，卻不能及時獲取現場信息，所以不能對整個生產線進行管理。在傳統控制系統的基礎上發展起來的工廠管理網絡，人們將其稱之為控制級網絡，該網絡能夠將傳統控制系統中存在的一系列問題應用機位監控系統，能夠及時將現場數據發送至控制層，實現對整個生產系統的監控和數據交換、完成PLC和HMI以及計算機之間的數據交換，且數據通訊能夠自動周期性地進行[5]。其示意圖如圖4所示。

圖4 以太網網絡層

3 MES通訊數據和組態顯示

3.1 通訊數據點

設備信息數據點如表2所示，其中有些數據需要直接上傳至MES控制層，有些數據直接顯示在自動化線線體旁邊，也可以顯示在整個廠房的中控室，管理者不用到生產現場就可了解自動線的生產信息和狀態，使無人化生產線更加安全、方便和快捷。

表2 通訊數據點

3.2 顯示屏數據顯示

系統除了能將數據上傳至MES系統，還能將數據顯示在顯示屏上，其中顯示數據和組態軟件界面如圖5所示[6]。

圖5 數據顯示界面

如圖5所示，可以將生產線的各種信息直觀地顯示在線體旁邊的顯示屏上，包括報警等信息，任何人均可直觀地觀察線體生產情況，方便自動化生產線的管理，推動自動化生產線向無人車間進一步發展。

4 結語

基于工業以太網和現場總線技術的通訊網絡結構，有效解決了傳統通訊系統擴展性受限、穩定性差、抗干擾能力差以及傳輸速度低等問題，在數據傳輸速率大幅提升的同時，也保證了數據的安全性，實現了數據的實時傳輸。整個生產系統在線監控，有利于工廠管理水平、生產效率與經濟效益的提升。CC-Link和CC-Link IE能夠覆蓋工廠網絡所需的多個網絡層次，滿足工程師對于不同網絡層次的需求，CC-Link的高速度、大容量以及較多的節點數和較長的網絡傳輸距離能夠滿足工程師對于應用的不同需求。