中央控制系統(tǒng)在涂裝車間的應用淺析

1、中央控制系統(tǒng)在汽車涂裝車間的應用淺析鄒陽方 張慧勇【摘要】：中控室系統(tǒng)是目前國內(nèi)外流行的，適用于密集流水化生產(chǎn)制造過程的現(xiàn)場管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)合了網(wǎng)絡技術、自動化控制技術、企業(yè)管理等在技術上具有自己的獨創(chuàng)性，對工業(yè)現(xiàn)場同類 系統(tǒng)的開發(fā)具有重要的指導和借鑒意義。本文以某公司的中央控制系統(tǒng)為模板，介紹了中央控制系統(tǒng)在生產(chǎn)中的作用、系統(tǒng)的組成和功能以及對中央控制系統(tǒng)的經(jīng)濟性進行了簡要的分析。關鍵詞：物流系統(tǒng) 人機系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫 讀寫站0 引言隨著生產(chǎn)設備的自動化程度的不斷提升， 整個 生產(chǎn)系統(tǒng)信息的集中管理（如故障信息、生產(chǎn)信 息、物流信息等）顯得越來越重要，而中央控制 系統(tǒng)（CCR）則實現(xiàn)了生產(chǎn)信息

2、在整個涂裝生產(chǎn) 系統(tǒng)中的快速傳遞，符合自動化生產(chǎn)的需求。1 關于中央控制系統(tǒng)中央控制系統(tǒng)是指對生產(chǎn)現(xiàn)場的各種信息進 行集中控制的設備。它用于生產(chǎn)物流的管理、設 備故障及狀態(tài)的監(jiān)控、生產(chǎn)信息的發(fā)布等。用戶 可通過計算機和中央控制系統(tǒng)軟件控制設備的啟 停，實現(xiàn)對設備的遠程管理，可根據(jù)生產(chǎn)需要事 先設置設備的起停時間，實現(xiàn)生產(chǎn)的自動控制； 可通過計算機查詢設備當前的和歷史的狀態(tài)，查 詢設備的運行數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)對設備的預防性維 修；生產(chǎn)管理和操作人員能夠通過中央控制系統(tǒng) 的電子顯示屏及時了解生產(chǎn)信息。2 中央控制系統(tǒng)在生產(chǎn)中的作用2.1 生產(chǎn)的組織者為了便于合理的組織生產(chǎn)，實現(xiàn)生產(chǎn)線的自 動化生產(chǎn)，所

3、以在涂裝生產(chǎn)現(xiàn)場采用了一套生產(chǎn) 物流管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用射頻識別技術。當車 身從焊裝進入涂裝車間后，通過掃碼器將車身數(shù) 據(jù)（車身型號、顏色等信息）錄入涂裝車間的物 流系統(tǒng)，存放在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，物流系統(tǒng)然后根 據(jù)這些數(shù)據(jù)自動的組織生產(chǎn)。2.2 工藝的指揮者在日常的生產(chǎn)過程中， 自動生產(chǎn)線需要的大 量的數(shù)據(jù)是通過讀寫站從設置在滑橇上的數(shù)據(jù)載 體中讀取的，讀寫站讀取數(shù)據(jù)成功后，再將讀取 的結(jié)構(gòu)與存儲在中央控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行比 較，如果兩個數(shù)據(jù)相同，則表示數(shù)據(jù)可靠。接著 相關設備再根據(jù)讀寫站提供的可靠數(shù)據(jù)完成相關 的涂裝工藝。2.3 物流的管理者根據(jù)生產(chǎn)需要， 有時候需要事先指定某臺車 直接上點補間

4、、 AUDIT 、大修間、或選擇離線， 那么我們可以在事先指定的位置可以通過人機界 面或按鈕的方式將這些信息寫入數(shù)據(jù)載體，該車 身到達物流分岔處時，系統(tǒng)會自動的將車身往指 定目標輸送。生產(chǎn)物流系統(tǒng)的引入，大大的提升 了生產(chǎn)效率，保障了生產(chǎn)信息的可靠傳遞。由于涂裝線底漆橇和面漆橇加起來有 500 多個，要在短時間內(nèi)，在不憑借外力的情況下， 找到其中的某一個滑橇在某個位置是一件非常困 難的事情，然而如果我們借助生產(chǎn)物流系統(tǒng)，僅 需要 1 分鐘左右時間就可以快速找到滑橇的具體2.4生產(chǎn)信息的傳遞者主要由數(shù)據(jù)庫和讀寫站組成:通過大屏幕，生產(chǎn)管理者可以把生產(chǎn)過程大 家關心的重要信息，如生產(chǎn)計劃、產(chǎn)量完成

5、情況、 設備狀態(tài)、物流狀態(tài)等與生產(chǎn)過程直接相關的信 息，在第一時間通過大屏幕傳遞給生產(chǎn)管理人員 及維修人員，從而有效地推動生產(chǎn)。數(shù)據(jù)庫:由數(shù)據(jù)庫服務器、對象服務器、I/O服務器、Web serve服務器、客戶端、工程師站、操作員站 組成(如圖二)。(1) 數(shù)據(jù)庫服務器：負責數(shù)據(jù)的存儲、處理等。操作操作口亠丨口亠丨員站員站數(shù)據(jù)庫服務器Web serve(冗余)程(服務器、Web)圖二、數(shù)據(jù)庫組成2.5設備的管理和維護者通過監(jiān)控系統(tǒng)，設備操作管理者能夠完成各 種工藝參數(shù)的設置，能夠第一時間了解設備當前 狀態(tài)；能夠及時發(fā)現(xiàn)設備出現(xiàn)的各種異?，F(xiàn)象； 通過監(jiān)控設備關鍵部件的狀態(tài)， 及時發(fā)現(xiàn)故障點， 指導

6、設備維修從而縮短設備故障時間；能夠分析、監(jiān)控烘干爐、空調(diào)等大能耗設備能耗變化，從而 控制整個車間的能源消耗；能夠及時了解哪些車 身離線，哪些車身在線，從而實現(xiàn)對車身的管理。操作人員可以實現(xiàn)設置現(xiàn)場所有設備的啟動 和停止時間，實現(xiàn)設備的遠程控制。當休息日、 生產(chǎn)完畢后，中控室可以集中管理現(xiàn)場照明，關 掉不需要的照明燈，從而節(jié)省能源。(2) 對象服務器：提供系統(tǒng)平臺、通過 "Swinging Door ”算法減少數(shù)據(jù)存儲空間等。3中央控制系統(tǒng)的組成:系統(tǒng)主要由物流系統(tǒng)和人機系統(tǒng)兩個部分 組成(見圖一)。圖一、中央控制系統(tǒng)圖3.1物流系統(tǒng):Web服務器：提供網(wǎng)路服務功能，實現(xiàn)局 域網(wǎng)的管理

7、，網(wǎng)絡防毒等。(4) I/O服務器：實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫與 PLC之間的通訊。(5) 操作員站：實現(xiàn)人機對話，操作者可以通 過它了解生產(chǎn)信息和設備信息等。(6) 工程師站：完成對操作員站的程序編輯， 系統(tǒng)規(guī)劃等(7) 客戶端：通過服務器客戶端，用戶可了解 到數(shù)據(jù)庫的狀態(tài)，以及對數(shù)據(jù)庫進行設置等。通 過Web客戶端，用戶可以直接了解生產(chǎn)現(xiàn)場設備 信息，生產(chǎn)狀況等，方便領導及時了解現(xiàn)場信息。讀寫站：由載碼體、讀寫器、網(wǎng)關、上位機四部分組 成(見圖三)?？贒載碼體載碼體圖三、讀寫站組成（1）載碼體：載碼體固定在滑撬上，作為一個電子識別符, 儲存當前滑撬上的車身的相關信息，它能夠在移 動或靜止的情況下，透過任何

8、絕緣的材料被讀寫 器讀寫，耐高溫 250攝氏度。（見圖四）圖四數(shù)據(jù)載體（2）讀寫器（天線/控制器）：讀寫器的作用是對標簽的數(shù)據(jù)進行讀和更新。 讀寫器采用無源設計 ，在射頻范圍內(nèi)經(jīng)天線向數(shù) 據(jù)載體供電，無需電源?？刂破饔脕砉芾硖炀€與 PLC的通訊。（見圖五）圖五天線與控制器（3）網(wǎng)關：用于連接無源讀寫器和 Profibus DP總線。網(wǎng) 關用來傳送讀寫器和 PLC之間的數(shù)據(jù)。無源讀寫 器與網(wǎng)關之間通過 RS422連接。（4）上位機：PLC作為上位機，通過現(xiàn)場總線Profibus DP 與讀寫站進行數(shù)據(jù)交換，從讀寫站獲取車身數(shù)據(jù) 后，然后通過以太網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)庫中存儲的車身數(shù) 據(jù)進行比較。3.2人機系

9、統(tǒng)：主要由大屏幕和監(jiān)控系統(tǒng)組成：大屏幕：由電腦和顯示屏組成，電腦通過以太網(wǎng)，從 數(shù)據(jù)庫獲取設備的信息后，將需要的信息在屏幕 上顯示出來。監(jiān)控系統(tǒng)：由監(jiān)控電腦和監(jiān)控軟件組成，軟件主要有 INTOUCH、WINCC等。通過實現(xiàn)編制好的監(jiān)控 功能，完成對設備的監(jiān)控和管理。4系統(tǒng)經(jīng)濟性分析從中央控制系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成我們可以發(fā)現(xiàn)， 物流系統(tǒng)在自動化的生產(chǎn)系統(tǒng)中是不可或缺的一 部分。在整個工程投資中物流系統(tǒng)占90%左右，人機系統(tǒng)占投資的10%左右。在中央控制系統(tǒng)的 建設上，存在以下 3種選擇（如表一）：（1）考慮到一次性投資太大，項目建設規(guī)劃者 可能會不投資建設物流系統(tǒng)，一旦如此，那么 一條20萬/年產(chǎn)能的

10、生產(chǎn)線需要增加設備操作者38人左右，其中機器人不能自動識別車身，生 產(chǎn)節(jié)拍無法保證。每位操作者按年薪7萬元計算， 每年需要人工費224萬元。（2）建物流系統(tǒng)而不建人機系統(tǒng)，那么需要設 備操作人員，節(jié)假日、生產(chǎn)間歇時設備監(jiān)控人員 18人左右，每年人工成本 126萬元。（3）既建物流系統(tǒng)又建人機系統(tǒng)那么設備24小時有人看護，設備的啟動停止、故障的監(jiān)控均 有管理，設備故障能得到及時的處理，而完成這 一些工作僅僅需要 8人，年人工成本費 40萬。從以上分析中我們不難看出方案一人工成本 高，3年的人工成本即可建一套物流系統(tǒng)。由于 沒有物流系統(tǒng)生產(chǎn)節(jié)拍會受到一定程度的限制。 方案二能夠保證生產(chǎn)節(jié)拍，但設備故障不能及時 發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場需要操作者比較多，方案三較方案二 每年節(jié)省人工成本 70萬，設備故障能得到及時處 理，設備的管理比較集中，1年的人工成本即可建一套人機系統(tǒng)。綜合比較來看，在現(xiàn)代化的自 動化涂裝車間，建一套完整的中央控制系統(tǒng)既經(jīng) 濟又實用。5結(jié)束語涂裝車間中央控制系統(tǒng)能有效地實現(xiàn)生產(chǎn)與 管理的吻合。系統(tǒng)投入后，在推動生產(chǎn)的快速組 織和信息的快速交換，提供了有力的支持，對生 產(chǎn)的準時化管理、保證生產(chǎn)計劃的有效完成起到 了重要的推動作用。表一：