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以太网的集成

作者:Jim Remski,Siemens Industry公司2011.07.20阅读 3323

  位于美国Ohio Toledo的General Motors公司动力传动工厂的GF6轴前置驱动传动产品流水线能力正在显著提升,每天可以为雪佛兰Malibu和新型雪佛兰Cruze汽车完成2200套传动系统的目标。然而,这一事件真正的创新之处在于流水线编程、改造施工、工件流转、加工作业及后续作业的实现、传动部件组装等各种任务的实现方法上的改变。由于采用了这些新方法,GM公司实现了生产线改造时间从周到小时的缩减控制工程网版权所有,还有很多其他好处。
  几年前,当GM公司的工程师开发这条流水线时,他们试图寻找加速生产线改造的方法和灵活性更高的自动化系统,以生产传动系统。他们最终选择了Siemens Industry公司的技术作为他们的自动化供应商,以及来自于密歇根州Rochester Hills的Elite Engineering公司作为其装配线配置软件供应商。

开放式的硬件和通讯电缆桥架便于维护人员操作。

  GM公司从位于密歇根州Troy的Siemens Automotive Center of Competence获得了PLC、CNC、HMI、RFID系统和更高层级的以太网协议、Profinet,并将其运行于GM公司的网络上。通过采用这种硬件和通讯技术,Elite Engineering公司搭建了其柔性装配配置系统(FACS)。Siemens Automotive Center of Competence的工程师Reinhold Niesing解释道:“[Elite]提供了配置和监视系统,而我们(Siemens)提供了运行自动化系统。这两个系统需要同步运行,一旦需要做生产更改或者改进,它们就可以为GM公司提供配置选项。”
 George Jewell是GM公司负责在Toledo工厂安装FACS的工程师,他说FACS并非是一款教科书般的产品生命周期管理工具,而是一款生产流水线生命周期管理软件。它先天的适应性意味着采用同一种硬件可以以不同的速率、不影响生产地、远远小于从前所需时间地完成不同的任务。现在www.cechina.cn,GM公司在墨西哥、中国、印度、泰国、韩国和美国等不同工厂采用FACS,不久在加拿大和东欧也将采用。

  开发策略
  据Jewell称CONTROL ENGINEERING China版权所有,流水线开发的关键就是在每一个站点使用一致的甚至是同样的逻辑模块。这允许在流水线的所有部分对设备或者装配操作做快速修改。
  GM公司控制部经理Bob Raven说道:“这种极具价值的功能在满足我们生产原则的同时带来了极高的灵活性,进而从根本上支持并持续改进了GM 公司Powertrain产品在过程、控制标准化上所做的努力。”
  通过硬件、软件和通讯协议的标准化,可以控制工程成本,维护作业也可以更有效率。Jewell说,Siemens以“即插即用技术加上我们对过程的深入理解”回应了竞争者。他也指出,系统中的运行组件无需完整的系统配置也可以工作,这进一步完善了分散体系结构。

  控制硬件
  通过创建与工厂整个工作流程完美融合的分散控制网络,GM公司和Siemens公司为整个系统创造了一种最优化的模块,同时兼具灵活的体系结构。
  这种完全集成的自动化方法不仅仅采用了多种硬件www.cechina.cn,还在既相互依赖又具灵活性的适应性的控制体系中融合了所有的代码开发方式、安全功能和通讯功能。这种集成方式在工厂中的模块、开放式控制器和I/O卡件处随处可见。在这些部件中,配置并包含Siemens公司的Simatic S7 CPU、Siemens公司的安全集成驱动平台和所有I/O,还包括射频(RF)天线,用于读取RFID标签信息。
  采用分散式和无机柜的设计,GM公司将高度集成的RFID控制与便捷存取技术结合起来。Profinet在工厂中提供了高性能的、可靠的网络,最小化了带宽冲击或者额外的网络负载。Profinet无需特殊的硬件,这节省了成本。Jeremy Bryant说:“只有几个组件在Profibus系统上通讯,所有其他的I/O和自动化组件都通过Profinet通讯。”
  所有的操作、可视化和诊断功能都在被称为Transline HMI Lite CE工具包的兼容控制体系中实现。此工具包为整个工厂中大多数的加工工具、传送流水线、机器人、装配设备、传感设备和视觉系统提供了统一的用户操作和诊断功能接口。它还可以用户自定义www.cechina.cn,以满足用户的特殊需求和偏好。Transline HMI Lite C为SIFACS系统提供了有用的信息。
 
  信息集线器
  与GM公司的过程专家和Elite Engineering公司合作,Siemens公司创造了SIFACS,它是一种针对每一个装配作业和测试站点,在GM公司主IT系统中集成了控制硬件和软件的解决方案。SIFACS极大地聚焦于将核心PLC软件模块和站点功能与传送带上每一个工件的RFID标签做深度整合。它是流水线信息管理系统的集线器,因为它满足了GM服务器和FACS配置站点的所有需求,并将其通过Profinet传输。SIFACS与FACS的产品线生命周期管理功能与所有的PLC、HMI、电机启动器、变频器、安全集成驱动器和其他加工设备、转配和测试站点的控制作业连接。同样,所有RFID标签、智能传感器、RS-232接口、手持扫描器和其他I/O设备的反馈信息都由SIFACS跟踪并捕获,用于产品管理的细致分析。
  这样一来,系统的生产就被严格控制,无需使用笔记本电脑,使用可以替换的微型存储卡就可以实现流水线站点的重新配置。PLC逻辑、硬件配置和过程数据都嵌入在存储卡上,此存储卡与1个Profibus端口和3个以太网端口接口,用于安装通讯功能。
  流水线上所有的智能设备也与SIFACS 解决方案接口,包括锁紧、泄露检测和冲压系统,加上条形码读码器、条形码打印机、机器关节和夹持设备、视觉系统以及协议网关。在操作层面上,即使用于工厂显示的安东板上的数据也通过SIFACS与内植的IT系统整合。

GM控制工程师Greg Nazareth示范在FACS服务器上重新配置流程。

  新系统集成了Elite Engineering公司的Efacs功能,它建立并监视连接,管理配置、过程和状态数据交换,包括模型配置数据管理。据Jewell称CONTROL ENGINEERING China版权所有,FACS和SIFACS的其他先进功能正在GM公司的全球工厂实践。
  自动化和信息的整合使生产过程合理、灵活。无需针对每一个新模型重新开发控制硬件和站点硬件。流水线能够持续调整、不会被打断。员工可以实时获悉流水线的当前性能,甚至可以获得能够立即实施的改进建议。
  GM公司的Toledo工厂在其2百万平方英尺的工厂上投资了八亿七千两百万美金用于改进传动产品生产,此项投资获得了回报。节能后轮驱动油压6L80传动产品生产线与GF6传动产品共用一块空间,后者正在配备了新型控制功能的新流水线上生产。当需要重新平衡、或者产品生产需要增加或者减少、亦或者生产线需要引入新产品时,改造可以快速进行。
  Jewell说道:“从在Ramos Arizpe(墨西哥)工厂第一次安装此系统到现在Toledo工厂安装此系统,我们看到了巨大收获。需要几个月才能完成的工作现在只需要几周就可以完成,以前需要几周才能完成的工作现在几个小时就可以搞定。作业时间缩短,加上改造和生产线平衡已经证明了投资的价值。”(翻译:辛磊夫)

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