汽车总装生产线监控系统设计样本.doc

基于GE Fanuc产品 PBS汽车总装生产线监控系统设计

　　 现代汽车生产线中，常常在涂装和总装之间需要预留一个车辆缓冲区（也就是一个临时车辆存放区），经过这个缓冲存放区，上层能够经过生产计划任务来实现车辆按计划，按步骤，有次序地进行生产。所以这个车辆存放区意义将变得十分重大，它关系到整个生产系统调度效率，生产节奏，和产品质量等等。基于这个缓冲存放区，而且来维护和监控这个存放区，我们把这个系统定义为PBS系统（PBS为Painted Body Store缩写）。PBS系统是连接汽车生产线涂装和总装过程一个中介缓存区。现在，PBS系统已在广州本田和中国少数几家汽车厂家中成功应用了。
　　 1.2 PBS系统车体存放和输送采取是摩擦轮式输送结构，在存放区中有4条车辆存放线，1条调度返回线（用于车辆紧急调度）和1条上总装线（用于车辆从PBS库中上件到总装线进行总体装配）。PBS系统由三套三菱Q系列PLC进行控制，各PLC间经过三菱H网连接成网络，同时设有管理现场计算机，来实现生产现场车辆和空台车分布情况实时监控，并能显示出存放区内车体生产信息（如车体颜色，型号等等）。
　　　1.3 和ＰＢＳ系统相关上下层结构简图a以下所表示：

　　(a) 系统结构简图

　　其中ＥＲＰ是全部子系统最顶级，ＥＲＰ(Enterprise Resource Planning)是企业资源计划缩写，其中包含产品材料采购，产品研发和制造，MES (Manufacturing Execution System是制造实施系统)，产品销售，而ＭＥＳ关键包含焊装，涂装，和总装等。PBS是介于涂装和总装之间部分，监控界面在现场管理计算机上，能和底层PLC进行双向通信，从而能够对现场进行控制，比如车辆调度，开启停止PBS系统等。
　　2 基于iFIX组态软件监控界面设计
　　在PBS生产监控系统中所用到组态软件是GE Fanuc企业生产iFIX组态软件。iFIX图形功效很强，支持多个图形格式，有可追加图形库，内容丰富，界面设计，网络通信，数据库管理变得十分方便和灵活。
　　2.1监控界面设计
　　在PBS生产监控系统中关键包含以下多个界面：
　　1 监控系统主界面，用于操作人员或生产管理者在现场管理计算机上进行察看车库中全部车辆信息和各个部分所处状态，比如说电机是否工作正常，部分现场操作盒是处于手动状态还是自动状态等等。主界面目标是从部分上察看细节。
　　2 总览界面，是主界面中略去了部分次要信息，是从系统整体上进行监控系统是否运行正常。
　　3 报警界面，利用iFIX中报警一览控件，将整个生产系统全部报警进行统一管理显示，并能够根据一定次序进行排序，报警统计和报警后对应处理等等。
　　4 生产报表，利用组态软件中水晶报表，经过生产报表能够很好实现上层管理人员对系统进行管理。
　　5 车辆信息界面，是经过以太网从MES层数据库中取得所需信息（车体颜色，车体型号，重量，车辆入库出库时间等），并将信息显示在该界面中。
　　6车型跟踪界面，该界面目标是对整个库区里车辆进行实时统计跟踪,并同时对SQL SERVER数据库中车辆跟踪表进行刷新，方便系统依据生产任务计划进行车辆自动调度出库，图b所表示。

　　(b)车型跟踪界面

　　2.2 iFIX过程数据库PDB（Process Database）建立
　　iFIX采取面向对象数据库设计方法，数据库关键是以数据块形式组成，不一样数据块所实现功效不一样。能够将多个数据块按前后次序连接起来，就组成了数据链。在数据链中，数据从一个数据块传输到下一数据块来实现部分功效组合，数据链能够读取底层数据，产生报警并自动完成某个过程。规模较大过程控制系统包含较多I/O点，用简单数据块实现起来较为复杂，所以能够经过设计多个数据链，每一条链完成某一功效，或实现控制过程某一特定功效，这么就能够使问题简化。
　　在PBS系统设计中，为了读（写）PLC中设备数值，采取了DI块（数字量输入块），DO块（数字量输出块），AI块（模拟量输入块）和PG块（程序块）等。

　　2.3 监控系统事件调度
　　在实际中有部分任务期望在特定时间或时间间隔进行，或过程发生改变时进行，这就是所谓调度问题。在iFIX组态软件中有两种调度，分别是基于事件调度和基于时间调度，为了调度这些任务，需要依据实际需求定义触发这些动作时间或事件。下面这段代码是判定某个车位有没有车辆和在各个条件下对应做何种操作。
　　事件调度脚本程序以下：
　　Private Sub Vehicle_OnTrue() // 调度事件发生条件 FIX32.FIX.STATE.F_CV为真时
　　Dim a as variant // 定义一个变量a用于存放从STATE中取出值
　　Dim b as Boolean // 用于存放从DB中查到该车位有没有车标志位
　　a = readvalue ( “Fix32.Fix.STATE.F_cv” ) //读取STATE标签中值
　　If a = 1 then
　　 b = state(1) //state为关系数据库中标志某个车位有没有车辆字段
　　 if b = TRUE Then
　　 User.Veh.CurrentValue = 1 // 该位置车辆可见,Veh是全局变量，判定车辆可见
　　 PBS.Vehicle.Foregrount = Rvalue(1) // 将车颜色设置成从数据库中查到颜色
　　PBS.type.visible = True //标志车辆类型文本type可见
　　 PBS.type.captain = typename(1)//将该车位type和DB中typename相对应
　　 end if
　　 while a = 1 //等候着标签STATE中值改变
　　 a = readvalue ( “FIX32.FIX.STATE.F_CV“ )//不停读取标签中值
　　 Doevents //许可操作系统处理等候在队列中事件和信息
　　 wend
　　end if
　　 if a = 0 then
　　 User.Veh.CurrentValue = 0 // 该位置车辆不可见，Veh设置为0
　　 PBS.type.visible = False // type不可见
　　 End if
　　 Call SeekDB( 1,2 ) // 更新关系数据库中下一个位置，SeekDB是更新数据库表中统计函数
　　End sub
　　3 PBS系统中MITSUBISHI Q PLC介绍
　　在PBS生产监控系统中底层所使用是三菱企业生产Q系列PLC，PLC Type 为：Q12H。QCPU关键含有以下新特点：
　　(1) 可控制较多I/O 点；
　　(2) 能够实现高速处理；
　　可编程控制器部分类型，已经实现了高速处理。（比如当使用LD指令时，Q12HCPU，0.034µs）；
　　(3) 经过和GX Developer 高速通讯提升调试效率；
　　(4) 可提供AnS 系列I/O模块或特殊功效模块
　　对于Q 系列，假如没有合适模块，可经过使用QA1S65B/QA1S68B 扩展基板单元，AnS 系列I/O 模块或特殊功效模块也可用于QCPU。
　　4通信部分设置
　　4.1 PLC中网络参数设置
　　PBS系统和底层PLC间通信方法采取是OPC(OLE for Process Control) ，OPC出现为基于Windows应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁，PLC通讯模块采取是QJ71E71。
　　通信参数在PLC开发软件GX Developer 上进行设置，Network parameters中MELSECENT/Ethernet设置以下：
　　起始I/O号： 写入QJ71E71模块所插I/O槽起始地址
　　网络号： 即Ethernetnetwork ID(比如：1)
　　操作设置： binary或ASCII，选binary
　　IP地址和数字格式： 选择一个格式并依据格式写入IP地址
　　运行中许可写入： 选中复选框表示运行中监视变量值可修改
　　在开放设置中选定配置端口号：注意数字格式转换，如十六进制表示端口号为8192通讯格式选TCP, unpassive,其它用默认设定即可。
　　4.2 在iFIX过程数据库（PDB）中访问OPC Server
　　工作台能够使用一个OLE for Process Control(OPC)服务器发送和接收数据。经过完成块I/O驱动器域，您能够配置任何数据库块接收和发送OPC数据。
　　OPC地址语法以下所表示：
　　ServerName; GroupName; ItemID; AccessPath
　　其中ServerName是OPC服务器名字，GroupName是要访问OPC组名字，ItemID是要读写OPC项目标名字。AccessPath是可选项，它指示服务器怎样访问数据。
　　最终配置图c所表示：

　　(c) iFIX过程数据库（PDB）配置

　　4.3 MelsecExplorer设置
　　在实际生产中，经过MelsecExplorer软件来采集来自PLC底层信号，再和PowerTool软件实现通信，将经过处理信号最终传输给iFIX过程数据库（来从底层进行信号采集）起到监控效果。在MelsecExplorer中Edit菜单下选择Ports选项，在General下选择Ethernet，所进行设置图d所表示：

　　(d) MelsecExplorer端口设置

　　其中各参数说明以下：
　　Protocol: 通信方法选择TCP/IP
　　 Host: 默认为本机网络标识，这里是jonsonn
　　 IP： 本机IP地址
　　 Port: 计算机读数端口，设置为0即可
　　 MELSEC IP： PLC以太网IP地址，和用PLC编程软件设置端口一致
　　 MELSEC Port: PLC端口，和用PLC编程软件设置端口一致，PLC端口设置为1388。新建数据块，数据块需在所新建端口下，并符合对应PLC类型，在新建数据块下建立所需要通讯数据点。这么完成OPC SERVER设置，就能够用标准OPC PowerTool来从底层PLC中读取数据了。
　　5总结
　　本文介绍了PBS系统定义，用途和发展。并在iFIX组态软件基础上，以昌河铃木汽车为例从PBS生产监控系统界面设计，过程数据库建立，事件调度设计等方面进行了叙述。同时介绍了利用OPC SERVER和三菱PLC开发软件进行部分配置，和iFIX组态软件和底层PLC间通信实现所要进行设置，最终实现了上层和底层可靠通信并能实时监控PBS库中车辆状态。经过实际调试运行，最终可靠实现了车辆可靠调度和跟踪显示统计等功效。