鼎實PROFIBUS遠程IO在某汽車生產線Andon系統中的應用
某汽車有限公司是國內著名微型乘用車、商用車生產商。該公司擁有產品研發中心和裝備精良、工藝先進的沖壓（全車沖壓零部 件的模具在境外加工）、焊裝、涂裝、總裝生產車間以及先進的整車檢測線。2005年2月生產線建成，7月形成批量生產。2006年計劃實現產銷6萬輛，到 2008年年生產能力達到15萬輛，“十一五”期間達到20萬輛生產能力。
該公司生產線的核心是Andon系統 ——專門為汽車裝配線設計的綜合性信息管理和控制系統。如何收集生產線上有關設備、生產以及管理的多方面信息，是Andon系統的主要任務。該公司Andon系統采用PROFIBUS現場總線技術，以及使用鼎實科技公司的PROFIBUS現場總線橋遠程I/O，極大的提高了生產效率和現場質量管理。
1．Andon系統簡介
Andon也稱“暗燈”，原為日語音譯，日語意思為“燈”、“燈籠”。Andon系統不僅僅是燈光，而是一個聲光多媒體多重自動化控制系統，是一套專門為汽車生產、裝配線設計的信息管理和控制系統。Andon系統來源于豐田汽車生產方式，現已成為了汽車行業的標準。
圖1
在總裝車間主要通道的上方均懸掛著顯示屏，顯示面 板能夠提供關于各單條生產線的信息，包括生產狀態、原料狀態、質量狀況以及設備狀況。此外，顯示器還同時可以顯示實時數據，如目標輸出、實際輸出、停工時 間以及生產效率等。根據顯示器上提供的信息，加工人可以更加有效的進行具體工作。另外，不同的音樂報警可以使操作員和監督人員清楚了解到其轄區內發生的問 題。主管人員可以根據顯示器上顯示的信息識別并且消除生產過程中的瓶頸問題。同時，工段長還可以從控制室或者遠程監測站監測生產狀態、物料處理以及設備運行狀況。
1.1 Andon工作流程
⑴ 當操作者需要幫助、發現質量等與產品制造、質量有關的問題，他就拉下吊繩或用遙控器，激活Andon系統，該信息通過操作工位信號燈、Andon看板、廣播將信息發布出去，提醒所有人注意。
⑵ 班組長響應質量要求，與操作工一同確定問題。如果班組長可以解決問題，重新拉下吊繩，系統恢復正常。如果確定的問題必須向其它部門求助解決，則班組長通過設置在區域集中呼叫臺進行呼叫，將信息類型、呼叫內容再次通過Andon看板、廣播將信息發布出去，呼叫物料、質量、油漆、維修等前去處理問題。
1.2 Andon系統與質量管理
該系統能夠提高產量和產品質量，現已經成為汽車完整生產線中不可缺少一部分。該系統能夠收集生產線上有關設備、生產以及管理的多方面信息。在對這些信息進行處理后，ANDON系統控制分布在整個車間的指示燈和聲音報警系統，每個工位都有控制開關，當出現問題時，可及時反映到主機，通知其它部門解決，并可由計算機記錄、分析問題頻率。
圖2 Andon看板
現在，在汽車制造的各大車間都可以看到針對不同需求的不同設計的安燈，例如汽車總裝廠的沖壓、焊接、總裝車間的各條生產線；發動機廠機加車間氣缸體、氣 缸蓋、曲軸、連桿、凸輪軸生產線：裝配車間的分裝線、總裝線及試驗生產線等。事實上它可以應用在各個門類的機械制造廠中，可以在任何地方發揮著它的警示作用和及時的信息傳遞的作用，將問題阻止在最初的地方并及時解決問題的作用，所以說“Andon”無處不在，暗燈系統是一種提高制造質量和效率的最有效的手段。
2. 基于PROFIBUS現場總線I/O的Andon系統結構
PROFIBUS是一種用于工廠自動化車間級監控和現場設備層數據通信與控制的現場總線技術，是一種現場設備層到車間級監控的分散式數字控制和現場通信網絡，為實現工廠綜合自動化和現場設備智能化提供了可行的解決方案。
圖3 系統結構圖
PROFIBUS總線I/O的主要功能分為輸入、輸出兩部分。輸入是采集現場模擬量信號（如4～20mA）和開關量信號（如24V DC）并將其轉換成為數字量，再按照PROFIBUS協議傳送到現場總線中。輸出是將PROFIBUS現場總線通信數據轉換成模擬量輸出（如4～20mA）和開關量輸出（如24V DC/0.5A）。同時，PROFIBUS總線I/O的另一種功能是作為PLC的I/O擴展。PLC的I/O擴展方式有兩種：傳統的方法是在PLC框架中插入I/O模塊。另一種流行的方式是通過現場總線，采用PROFIBUS總線I/O來擴展。它的顯著優點是可以集成第三方產品，使整體PLC的性價比達到最優；它的另一個優點是I/O的遠程布置，可以組成分布式系統。
通過采用鼎實科技的PROFIBUS總線I/O，該公司能夠更好的對故障做出響應、識別和解決生產過程中的瓶頸問題以及改進工藝流程。另外，原料處理和質量控制則更加高效。鼎實科技的PROFIBUS總線I/O實現了PROFIBUS現場總線通信數據和模擬量輸出（如4～20mA）與開關量輸出（如24V DC/0.5A）雙向傳輸；同時，PROFIBUS I/O的遠程布置，組成了一個可擴展的分布式系統。
3、鼎實科技DS300B可擴展PROFIBUS I/O
目前，鼎實科技DS300B可擴展PROFIBUS I/O的具體型號和性能如下：
4、鼎實科技PROFIBUS I/O的具體應用
4.1 應用
該汽車生產線的ANDON系統中，每個呼叫盒是分散的，呼叫盒之間的距離不等。如果采用一般的PROFIBUS I/O，一個呼叫盒需要使用一個帶有PROFIBUS接口的遠程I/O，成本較大。而采用鼎實科技的PROFIBUS I/O則可以大大節約成本，鼎實科技的DS300B PROFIBUS遠程I/O通過雙CAN冗余總線橋進行擴展，一個PROFIBUS適配器通過雙CAN
圖4 IO-PB-1.0設備的結構(實例)
總線擴展，最多可以擴展16塊，CAN總線距離最多允許30米，因此可以使用一個PROFIBUS接口適配器，通過CAN總線你進行擴展，I/O模塊根據現場設備的位置進行安裝，這為解決現場設備較為分散而需要控制成本提供了一個好的解決途徑。
4.2 鼎實科技PROFIBUS產品實現的主要功能
(1)可擴展PROFIBUS I/O DS300B實現的主要功能
工位作業管理——工位呼叫；集中事件呼叫。
設備運行管理——故障、運行狀態、維護信息。
信息可視管理——通過Andon看板，顯示呼叫信息、故障信息、停線信息。
物料呼叫——通過物料顯示屏，顯示物料呼叫信息。
質量呼叫——通過廣播，呼叫質量信息。
設備呼叫——當設備故障時，通過廣播進行呼叫。
維修呼叫管理——通過維修Andon看板，顯示維修信息。
公共信息管理——通過信息顯示屏，顯示各種公共信息。
廣播系統——可通過無線話筒進行人工呼和音樂播放。
語音呼叫——通過廣播系統，進行Andon信息呼叫。
生產運行信息——生產線開線、停線、休息等各種生產運行信息的處理。
（2）PROFIBUS從站網卡PB-OEM4-PCI實現的主要功能
Andon上位管理——對Andon系統的各種事件進行統計分析處理。
PB-OEM4-PCI是一款PROFIBUS從站網卡，接口方式：PCI，用戶通過提供的和驅動程序和DLL庫文件，使用Visual C++、Visual Basic進行編程，即可實現PROFIBUS數據的采集。
4.3 應用PROFIBUS I/O的優點
◆ 產品采用模塊化的結構，方便用戶安裝及拆卸。
◆ 提供多種類型的I/O擴展模塊來滿足現場設備對不同信號的需求。
◆ 內部采用PROFIBUS專用芯片，支持標準PROFIBUS-DP 協議，數據傳輸速率高達12M bit/s。
◆ 通信控制器CC-PB-1.0或CC-PB-1.0與擴展IO模塊之間的數據交換采用高速、冗余的數據通道，確保整個系統安全、可靠。
◆ 豐富的診斷功能，使PLC主站快速監測到每個I/O模塊的工作狀態及故障狀態，以便及時采取措施確保控制系統的安全。
5、結束語
基于鼎實科技的PROFIBUS遠程I/O的Andon系統經過長時間的運行，具有性能穩定，易于擴展而不影響當前生產的優點；該系統正在被廣泛應用在國內大型汽車質量管理系統中。鼎實科技憑借長期的行業工作經驗和強有力的技術支持，可以針對系統的特殊應用量身定制適合生產需求和工藝的產品，為系統在更短的時間內投入使用提供了保證。
該公司生產線的核心是Andon系統 ——專門為汽車裝配線設計的綜合性信息管理和控制系統。如何收集生產線上有關設備、生產以及管理的多方面信息，是Andon系統的主要任務。該公司Andon系統采用PROFIBUS現場總線技術，以及使用鼎實科技公司的PROFIBUS現場總線橋遠程I/O，極大的提高了生產效率和現場質量管理。
1．Andon系統簡介
Andon也稱“暗燈”，原為日語音譯，日語意思為“燈”、“燈籠”。Andon系統不僅僅是燈光，而是一個聲光多媒體多重自動化控制系統，是一套專門為汽車生產、裝配線設計的信息管理和控制系統。Andon系統來源于豐田汽車生產方式，現已成為了汽車行業的標準。
圖1
在總裝車間主要通道的上方均懸掛著顯示屏，顯示面 板能夠提供關于各單條生產線的信息，包括生產狀態、原料狀態、質量狀況以及設備狀況。此外，顯示器還同時可以顯示實時數據，如目標輸出、實際輸出、停工時 間以及生產效率等。根據顯示器上提供的信息，加工人可以更加有效的進行具體工作。另外，不同的音樂報警可以使操作員和監督人員清楚了解到其轄區內發生的問 題。主管人員可以根據顯示器上顯示的信息識別并且消除生產過程中的瓶頸問題。同時，工段長還可以從控制室或者遠程監測站監測生產狀態、物料處理以及設備運行狀況。
1.1 Andon工作流程
⑴ 當操作者需要幫助、發現質量等與產品制造、質量有關的問題，他就拉下吊繩或用遙控器，激活Andon系統，該信息通過操作工位信號燈、Andon看板、廣播將信息發布出去，提醒所有人注意。
⑵ 班組長響應質量要求，與操作工一同確定問題。如果班組長可以解決問題，重新拉下吊繩，系統恢復正常。如果確定的問題必須向其它部門求助解決，則班組長通過設置在區域集中呼叫臺進行呼叫，將信息類型、呼叫內容再次通過Andon看板、廣播將信息發布出去，呼叫物料、質量、油漆、維修等前去處理問題。
1.2 Andon系統與質量管理
該系統能夠提高產量和產品質量，現已經成為汽車完整生產線中不可缺少一部分。該系統能夠收集生產線上有關設備、生產以及管理的多方面信息。在對這些信息進行處理后，ANDON系統控制分布在整個車間的指示燈和聲音報警系統，每個工位都有控制開關，當出現問題時，可及時反映到主機，通知其它部門解決，并可由計算機記錄、分析問題頻率。
圖2 Andon看板
現在，在汽車制造的各大車間都可以看到針對不同需求的不同設計的安燈，例如汽車總裝廠的沖壓、焊接、總裝車間的各條生產線；發動機廠機加車間氣缸體、氣 缸蓋、曲軸、連桿、凸輪軸生產線：裝配車間的分裝線、總裝線及試驗生產線等。事實上它可以應用在各個門類的機械制造廠中，可以在任何地方發揮著它的警示作用和及時的信息傳遞的作用，將問題阻止在最初的地方并及時解決問題的作用，所以說“Andon”無處不在，暗燈系統是一種提高制造質量和效率的最有效的手段。
2. 基于PROFIBUS現場總線I/O的Andon系統結構
PROFIBUS是一種用于工廠自動化車間級監控和現場設備層數據通信與控制的現場總線技術，是一種現場設備層到車間級監控的分散式數字控制和現場通信網絡，為實現工廠綜合自動化和現場設備智能化提供了可行的解決方案。
圖3 系統結構圖
PROFIBUS總線I/O的主要功能分為輸入、輸出兩部分。輸入是采集現場模擬量信號（如4～20mA）和開關量信號（如24V DC）并將其轉換成為數字量，再按照PROFIBUS協議傳送到現場總線中。輸出是將PROFIBUS現場總線通信數據轉換成模擬量輸出（如4～20mA）和開關量輸出（如24V DC/0.5A）。同時，PROFIBUS總線I/O的另一種功能是作為PLC的I/O擴展。PLC的I/O擴展方式有兩種：傳統的方法是在PLC框架中插入I/O模塊。另一種流行的方式是通過現場總線，采用PROFIBUS總線I/O來擴展。它的顯著優點是可以集成第三方產品，使整體PLC的性價比達到最優；它的另一個優點是I/O的遠程布置，可以組成分布式系統。
通過采用鼎實科技的PROFIBUS總線I/O，該公司能夠更好的對故障做出響應、識別和解決生產過程中的瓶頸問題以及改進工藝流程。另外，原料處理和質量控制則更加高效。鼎實科技的PROFIBUS總線I/O實現了PROFIBUS現場總線通信數據和模擬量輸出（如4～20mA）與開關量輸出（如24V DC/0.5A）雙向傳輸；同時，PROFIBUS I/O的遠程布置，組成了一個可擴展的分布式系統。
3、鼎實科技DS300B可擴展PROFIBUS I/O
目前，鼎實科技DS300B可擴展PROFIBUS I/O的具體型號和性能如下：
序號 | 產品型號 | 模塊名稱 及描述 | 消耗電流（mA） | 技術參數 |
1 | CC-PB-1.0 | 通信控制器 | 200 | 最大擴展I/O模塊數：16 典型配置時的I/O數據更新時間：＜10ms 標準PROFIBUS-DP/V0接口，最大波特率12M |
2 | IO-DI16DC24 | 16點數字量輸入模塊 | 70 | 16DI×24V DC，光電隔離 |
3 | IO-DO16DT05 | 16點數字量輸出模塊 | 100 | 16DO×24V DC，晶體管，0.5A，光電隔離 |
4 | IO-DI8DO8DT05 | 8點數字量入/8點數字出模塊 | 80 | 8DI×24V DC，光電隔離 8DO×24V DC，晶體管，0.5A，光電隔離 |
5 | IO-AI8OP16 | 8路模擬量輸入模塊 | 100 | 8路模擬量輸入，16位分辨率，電壓、電流，光電隔離 |
6 | IO-AO4OP12 | 4路模擬量輸出模塊 | 210 | 4路模擬量輸出，12位分辨率，電壓、電流，光電隔離 |
7 | IO-DO8R5 | 8點繼電器輸出模塊 | 80(觸點吸合) 60(觸點不吸合) | 8點繼電器輸出，30VDC/230VAC，5A，光電隔離 |
8 | IO-DI8DO6R2 | 8點數字量入/6點繼電器輸出模塊 | 75(觸點吸合) 60(觸點不吸合) | 8DI×24V DC，光電隔離 6點繼電器輸出，30VDC/230VAC，2A，光電隔離 |
9 | IO-THC8OP16 | 8通道熱電偶輸入模塊 | 100 | 8通道入，熱電偶，光電隔離 |
10 | IO-RTD6OP16 | 6通道熱電阻輸入模塊 | 100 | 6通道入，熱電阻，光電隔離 |
11 | 高密CC-PB-1.0A | 通信控制器 （帶16DI16DO） | 260 | 最大擴展I/O模塊數：16 典型配置時的I/O數據更新時間：＜10ms 標準PROFIBUS-DP/V0接口，最大波特率12M |
12 | 高密IO-DI32DC24 | 32點數字量輸入模塊 | 150 | 32DI×24V DC，光電隔離 |
4、鼎實科技PROFIBUS I/O的具體應用
4.1 應用
該汽車生產線的ANDON系統中，每個呼叫盒是分散的，呼叫盒之間的距離不等。如果采用一般的PROFIBUS I/O，一個呼叫盒需要使用一個帶有PROFIBUS接口的遠程I/O，成本較大。而采用鼎實科技的PROFIBUS I/O則可以大大節約成本，鼎實科技的DS300B PROFIBUS遠程I/O通過雙CAN冗余總線橋進行擴展，一個PROFIBUS適配器通過雙CAN
圖4 IO-PB-1.0設備的結構(實例)
總線擴展，最多可以擴展16塊，CAN總線距離最多允許30米，因此可以使用一個PROFIBUS接口適配器，通過CAN總線你進行擴展，I/O模塊根據現場設備的位置進行安裝，這為解決現場設備較為分散而需要控制成本提供了一個好的解決途徑。
4.2 鼎實科技PROFIBUS產品實現的主要功能
(1)可擴展PROFIBUS I/O DS300B實現的主要功能
工位作業管理——工位呼叫；集中事件呼叫。
設備運行管理——故障、運行狀態、維護信息。
信息可視管理——通過Andon看板，顯示呼叫信息、故障信息、停線信息。
物料呼叫——通過物料顯示屏，顯示物料呼叫信息。
質量呼叫——通過廣播，呼叫質量信息。
設備呼叫——當設備故障時，通過廣播進行呼叫。
維修呼叫管理——通過維修Andon看板，顯示維修信息。
公共信息管理——通過信息顯示屏，顯示各種公共信息。
廣播系統——可通過無線話筒進行人工呼和音樂播放。
語音呼叫——通過廣播系統，進行Andon信息呼叫。
生產運行信息——生產線開線、停線、休息等各種生產運行信息的處理。
（2）PROFIBUS從站網卡PB-OEM4-PCI實現的主要功能
Andon上位管理——對Andon系統的各種事件進行統計分析處理。
PB-OEM4-PCI是一款PROFIBUS從站網卡，接口方式：PCI，用戶通過提供的和驅動程序和DLL庫文件，使用Visual C++、Visual Basic進行編程，即可實現PROFIBUS數據的采集。
4.3 應用PROFIBUS I/O的優點
◆ 產品采用模塊化的結構，方便用戶安裝及拆卸。
◆ 提供多種類型的I/O擴展模塊來滿足現場設備對不同信號的需求。
◆ 內部采用PROFIBUS專用芯片，支持標準PROFIBUS-DP 協議，數據傳輸速率高達12M bit/s。
◆ 通信控制器CC-PB-1.0或CC-PB-1.0與擴展IO模塊之間的數據交換采用高速、冗余的數據通道，確保整個系統安全、可靠。
◆ 豐富的診斷功能，使PLC主站快速監測到每個I/O模塊的工作狀態及故障狀態，以便及時采取措施確保控制系統的安全。
5、結束語
基于鼎實科技的PROFIBUS遠程I/O的Andon系統經過長時間的運行，具有性能穩定，易于擴展而不影響當前生產的優點；該系統正在被廣泛應用在國內大型汽車質量管理系統中。鼎實科技憑借長期的行業工作經驗和強有力的技術支持，可以針對系統的特殊應用量身定制適合生產需求和工藝的產品，為系統在更短的時間內投入使用提供了保證。
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