基于OPC技術的白車身生產智能管理系統

韓金豐

基于OPC技術的白車身生產智能管理系統

韓金豐

（上汽通用（沈陽）北盛汽車有限公司，遼寧 沈陽 110000）

隨著自動生產技術的推廣，汽車生產自動化率不斷提高。針對汽車生產過程信息化的發展，介紹了汽車焊裝車間生產數據采集系統地設計與實現。該系統利用OPC、PLC等技術，在現有自動控制系統基礎上實現了汽車生產信息化，具有低成本、低投入和擴展方便等特點，且實際使用運行良好。

汽車；OPC；PLC；數據采集

前言

隨著科學技術的不斷發展，自動化技術在各行各業都得到廣泛地應用[1]。汽車制造企業積極的引入信息自動化技術，以此來提升市場競爭力，減少生產成本，更好地提高生產效率。這樣就需要一套數據管理系統對設備運行過程進行狀態監控，保證設備的正常運行。

1 OPC技術介紹

OPC（OLE for process control）規范是OPC基金組織倡導的，工業控制和生產自動化領域中使用的硬件和軟件的接口標準。它是為了給工業控制系統應用程序之間的通信建立一個接口標準，在工業控制設備與控制軟件之間建立統一的數據存取規范。OPC基于Microsoft 的OLE/COM 和DCOM技術，是一種客戶端/服務器模式，具有語言無關性、代碼重用性、易于集成性等優點[2]。OPC技術不管何種類型設備，客戶均可以使用統一的標準進行訪問，使得用戶從底層的開發中脫離出來。

OPC服務器分為三種層次上的接口：服務器、組對象和數據項。服務器接口包含所有信息，一個服務器接口對應一個OPC服務器，對應一種設備的驅動程序。組對象是服務器處理數據的一個單位，可以對一組數據進行數據讀寫，以及設置客戶端的數據更新速率。OPC規范定義了全劇組和局部組兩種組對象接口。一般來說，客戶和服務器的一對連接只定義一個組對象，在一個組中可以由若干個數據項。數據項是讀寫數據的最小邏輯單位，一個數據項與一個具體的位信號連接。OPC數據項是服務器端定義的對象，通常指向一個寄存器單元。

OPC規范提供兩種接口方案，即COM接口和自動接口[3]。規范詳細說明了這些COM接口，但并沒有提供接口的實現細節。像所有的COM實現一樣，OPC的結構是客戶機-服務器模式。各個OPC客戶程序通過OPC標準接口對各OPC服務器管理的設備進行操作，而不需關心服務器的實現細節及設備內部的具體細節。服務器組件提供并管理那些到OPC對象的接口。圖1所示為OPC接口、OPC服務器及OPC客戶應用的聯系。

圖1 OPC客戶與OPC服務器

2 汽車生產車身工藝過程及設備介紹

汽車車身是由薄板構成的結構件，沖壓成形后的零部件通過裝配和焊接形成車身殼體（白車身）。汽車車身殼體是一個復雜的結構件，它是由百余種，甚至數百種薄板沖壓件經焊接、鉚接、機械連結以及粘接等方法連結而成。

汽車車身制造工藝從車身地板分拼開始。第一步，分別進行前圍、地板、后圍分總層的生產，并將三個分總成拼合成一個整體的汽車地板總層；第二步，進行車身側位總層、行李箱隔板總層的生產，并在地板總層上進行拼合安裝，組成車身的總拼總層；第三步，進行頂蓋總層、四門總層的生產，并在總拼總層上進行拼合安裝，完成整個汽車白車身地制造。汽車車身制造工藝流程圖如圖2所示。

圖2 汽車車身工藝流程圖

3 數據采集系統架構設計

汽車車身車間自動化情況簡介。車間設備自動控制系統使用AB 1756-73S PLC處理器，進行各設備自動邏輯控制。在自動控制系統中，廣泛使用FANUC機器人完成零件的搬運、涂膠、點焊工藝，各分總層的機運部分使用AB 755變頻器和SEW變頻器完成伺服控制。另外，控制系統中還包含了大量現場分布式IO設備，以及安全設備。

由于汽車車身制造設備種類多，數量大，并且布局分散，無法使用專用設備進行統一采集。所以進行數據采集系統架構設計時，分三步完成數據采集工作。第一步，使用PLC分區域通過 DeviceNet和以太網,將設備運行狀態數據采集存儲到PLC中；第二步，上位軟件通過以太網對車間各區域PLC進行統一數據采集，并將采集到的數據存儲到服務器數據庫中；最后在上位系統中進行數據分析及具體展示，并對這些數據進行記錄、存儲、報警、查詢和上傳至其他服務器。圖3 所示為數據采集系統架構圖。

圖3 數據采集系統架構圖

本系統使用Java語言進行程序進行開發，后臺使用SQL數據庫進行數據處理，并通過Web界面進行人機展示。

4 采集系統運行效果介紹

汽車車身車間生產智能管理系統現場實施后，共計包含車間生產狀態、設備運行狀態以及車間能源消耗狀態三個方面內容。具體包括車間實際生產線速、設備停線指標數據、停機統計、設備運行狀態，機械設備動作次數、修模狀態、焊槍打點數據、關鍵設備電機電流，以及車間水、電、氣及車間溫度數據等數據。通過運行系統地建立，實現對車間運行狀態的監控；專業工程師對車間設備運行狀態的掌控，并根據運行狀態數據進行針對性分析。圖4數據采集系統最終展示畫面。

5 結論

隨著信息化的發展，對生產數據進行集中采集管理作為自動化工廠提高生產管理效率的一種方法越來越被重視，也將成為制造業今后生產集約化管理的發展趨勢。由此本文提出了一種基于OPC等技術來完成對汽車車身車間生產數據的采集管理的設計方案和實現方法，具有低投入、低成本、技術公開、方便擴展等特點，在一年多實際使用過程中，系統運行良好，性能穩定，能滿足對生產數據采集管理的要求，是一種切實可行的解決方案。

[1] 易豪武.基于OPC技術糖廠數據采集系統地設計與實現[J].甘蔗糖業,2011年(03):55-57.

[2] 方愛國.基于OPC技術的工業數據通訊應用[J].信息與電腦(理論版), 2010(02):190-190.

[3] 何楊歡.OPC技術在DCS數據采集系統中的應用[J].化工進展, 2006(12):119-121.

Intelligent management system of body-in-white production based on OPC technology

Han Jinfeng

（Shanghai GM (Shenyang) Beisheng Automobile Col., Ltd, Liaoning Shenyang 110000）

With the popularization of automation, the automation rate of automobile production is improving continuously. In view of the development of information in automobile production process, the design and implementation of production data acquisition system in automobile welding workshop are introduced. Using OPC, PLC and other technologies, the system can realize the informatization of automobile production which based on the existing automatic control system. It has the characteristics of low cost, low investment and convenient expansion, and runs well in actual use.

Automobile; OPC; PLC; Data acquisition

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.06.059

U462

A

1671-7988(2021)06-188-03

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韓金豐，碩士，中級工程師，就職于上汽通用（沈陽）北盛汽車有限公司，研究方向：控制理論與控制工程。