WinCC 搭建的服務器與多客戶端技術在沖壓生產線上的應用

文/ 苑永強，田新峰，郭言浩·北汽福田汽車股份有限公司

隨著技術的發展，智能化、數字化是未來沖壓車間的發展趨勢，未來智能化車間是應用工業網絡搭建以MES(制造執行系統)系統為核心的人機網絡，實現車間動態大數據信息的自動匯總、分析、分布，輔助科學快速生產管理、決策，并逐步向“無人工廠”過渡。服務器系統是大數據、智能化、集成化必不可少的技術手段，如何實現沖壓生產線的智能化平臺搭建顯得尤為重要。綜上所述，本文介紹了基于西門子WinCC 技術搭建的服務器與多客戶端的平臺技術在沖壓生產線上的應用，既實現服務器與沖壓生產線自動化系統的無縫集成、又可實現與MES 系統的高度融合，同時利用服務器與多客戶端的技術提高了操作的方便性及操作效率，即在任何一個人機界面都可訪問其他人機界面的數據(整線長大約60m、15 個人機界面)。

現狀分析

目前，沖壓生產線整線網絡拓撲圖，主要基于工業以太網搭建完成的控制系統，每個單元由獨立的PLC、觸摸屏和執行元器件構成，設備數據、參數數據等都存儲在PLC 模塊中，上位機MES 系統接收信息只能從每個PLC 模塊中讀取，網絡控制圖如圖1所示，存在以下缺點：⑴參數存儲備份無法方便智能存儲，只能備份在PLC 程序DB 塊中；⑵MES 系統與PLC 交換讀取數據、存儲信息量有限(PLC 存儲有限)，實時讀取有可能造成PLC 運行控制的不確認性；⑶每個觸摸屏只能瀏覽本單元的數據和參數，無法獲得其他單元大量的相關信息。

WinCC 搭建的服務器與多客戶端的平臺技術

基于上述描述的沖壓生產線控制系統的現狀分析，本文提出了一種基于WinCC 軟件搭建的服務器與多客戶端的技術平臺，完全解決了現狀的缺點，既可實現數據的集成存儲(數據庫)、又可實現數據的大量存儲，基于WinCC 開放、標準的程序化處理為MES 系統智能制造搭建了良好的大數據平臺，同時利用服務器與多客戶端的平臺技術，可實現任意單元的觸摸屏數據共享。整線的網絡拓撲圖如圖2 所示。

本文搭建的硬件平臺服務器、客戶服務端采用倍福工控機C6930-0050，軟件使用WinCC V7.2 ，在服務器上安裝軟件WinCC Basic、WinCC/SERVER，在客服機Client 安裝軟件WinCC RT128。

WinCC 服務器自動為WinCC 客戶機提供運行時間環境，承接圖形、過程值、消息、檔案數據以及記錄。通過服務器，與自動化系統鏈接，與通信鏈接以及與客戶機協調鏈接。在WinCC 服務器上，有集成式微軟SQL 服務器數據庫，所有WinCC 數據都存放在該數據庫內。

WinCC 客戶端可以實現對多個操控站點上的過程監控和控制。前提條件是在WinCC 服務器和客戶機之間有網絡連接(TCP/IP)；在WinCC 服務器項目的“計算機列表”內，已經收錄了服務器和客戶機；服務器和客戶機在同一個工作組內；服務器和客戶機有相同的登錄(用戶名、密碼)。如果前提條件都得到了滿足，那么windows EXPLORE simatic shell 內的所有WinCC 電腦都會顯示出來。

通過WinCC EXPLORE 對畫面進行編程，最終呈現的結果如圖3 所示，在任何一個操作站的觸摸屏上都可實現類似畫面，需要訪問哪個畫面信息，只需要選中具體的操作站名稱即可。

在舒勒伺服沖壓生產線上的應用

北汽福田寶沃工廠于2016 年購買了1 條舒勒制造的16SPM 高速伺服沖壓生產線，2018 年7 月份開始正式交付量產，基于西門子WinCC 技術搭建的服務器與多客戶端的平臺技術在此條沖壓生產線上已成功應用，完全達到預期效果。開發了沖壓車間智能制造的簡單功能模塊，成功的服務器數據平臺搭建為后期智能制造開發提供了數據保障。主要表現在以下幾個方面。

⑴任意操作站都可隨時隨地訪問其他單元的操作站信息，達到操作的方便性與快捷性；⑵生產參數的備份，可在線首一鍵將整線的數據備份，打包在SQL數據庫文件內，并可作整線數據備份處理；⑶整線的過程數據、生產數據都存儲在一個服務器內，實現了數據的高度集成；⑷與上位機MES系統進行數據交換，MES 系統直接讀取服務器信息，其中包括：生產效率、生產故障、生產參數等信息，通過MES 系統成功搭建了OEE 生產效率監控及報表統計系統，設備故障預診斷、生產排程下發到生產線等功能。

寶沃工廠的高速伺服沖壓生產線由5 臺伺服壓力機和6 套傳輸機械手組成，其中包含了大量的運行數據和生產數據，其中主要包含：⑴每臺伺服壓力機曲線編程參數，每臺壓力機滑塊運動包含9 個曲線點設置(包含位置、速度等信息)；⑵每臺機械手運動軌跡曲線編程設定，每個循環運行軌跡包含15 個曲線設置點，每個點包含8 個軸的角度、位置設定其他相關參數；⑶每臺壓力機與模具的相關參數設定，包含封閉高度、夾緊器、自動化氣源、平衡杠壓力等設備參數；基于WinCC 搭建的服務器平臺能更好的實現海量數據的存儲與交換，交換數據拓撲圖如圖4 所示。

離線模擬仿真軟件仿真完成的干涉曲線數據，可下載到WinCC 服務器內并保存在服務器的數據庫內，調試、運行時通過服務器將參數下載到對應的模塊內，完全實現數據的快速存儲與數據交換功能。

另一方面，通過WinCC 技術搭建的服務器與多客戶端的平臺技術，實現任意位置查看任意操作屏信息功能，搭建的平臺的拓撲圖如圖5 所示。

同時通過每個工位的激活按鍵，在一個壓力機的操作屏幕上實現上料機械手、壓力機、下料機械手的觸摸屏切換和實現相應的單元運動控制功能，大大提高了設備操作效率，控制按鍵與觸摸屏設置如圖6所示。

結束語

通過基于西門子WinCC 技術搭建的服務器與多客戶端的平臺技術在沖壓生產線上的應用，完全實現了配方數據、生產數據及過程數據的數據庫存儲管理，既加大了存儲量，又實現了各個單元數據的內部共享與交互，同時預留與上位機MES 通信的接口，通過開放的網絡傳輸協議，可完全實現全數據監控、交換，通過建立沖壓生產線大數據平臺，為將來智能沖壓車間的實現打下了堅實的基礎。