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为新一代大众高尔夫建立工业以太网新标准

2008.09.29阅读 4201

  安全、环保、舒适和经济正成为消费者日益增长的购车要求,为汽车行业带来了挑战。 着眼于高效性、透明度和高产量,新一代大众高尔夫 Wolfsburg 平台为此设定了新的标准: 一个创新以太网结构,涵盖全部制造设备并提供持续的降低成本的潜能。

  新一代大众高尔夫具有更多的创新设计。 在投产后的一年中,于欧洲上市的畅销车新车型数量竟达到100 种。基于高尔夫的座右铭“您只钟情最佳的产品”,该款紧凑型汽车配置了与以往不同的操控装置、变速箱、发动机和设备,但是所有的车型都不约而同地关注主动安全和被动安全。高尔夫对车身强度和碰撞特性进行了重要的加固和改进,获得了欧洲 NCAP 测试的五星评级,同时车身重量经过优化,并不随之增加。140 台特殊机械手结合 70 米长的激光焊缝成就了车身的刚度,之前的车型则仅有 5 米的长度。
  高尔夫同时在全球的几个工厂进行生产CONTROL ENGINEERING China版权所有,但是主要的地点位于 Wolfsburg,在此具有世界上最大的连续化汽车工厂和汽车生产网络。 30 年来,该整车自动化平台一直是该市的经济命脉。
  无缝换代能够对新平台及时地进行计划和实施。 在高尔夫 IV 投产的同时,最先进的生产设施

已经在场 1 (冲压车间)、3 和 4 (车身本体车间)、15b(油漆车间)、54(底盘总成)和 12 (制动带工艺)开始建设。 Wolfsburg 工厂的生产能力达到每周 4000 辆的规模。 若要顺利完成此规模生产,从因特网平台至生产区,公司上下各层都应保持动态和透明的关系,借助于赫思曼的实时切换全双工以太网系统,就可以确保连续通信。
  大众系列计划 II 的管理负责人 Lutz Werner 和赫思曼技术中心的 Hans-Joachim Finkbeiner 都认为MICE模块化交换机系统与之前在 Hannover 投入运行的 VW 多功能车 T5 平台所采用的网络设计相比,更加透明、冗余和经济。 新型网络设计使生产极度灵活;同时对生产周期进行优化,能够精确观察所有的生产数据,并可通过网络管理简化维护过程。

  模块化骨干交换机系统
  在与技术合作伙伴赫思曼的紧密协作下,大众发现所需达到的设计并不简单。 在Wolfsburg 的生产环境中,具有许多独立的车间网络和更高层次的网络。 所有车身制造设备和喷漆设备通过具有路由功能的 MACH交换机与工厂通信网络直接通信;车间网络中所含的大量成环冗余系统,可满足所需的安全性。
  虽然这是一个新型的网络设计,但也是基于公司先前的经验。 作为Hannover大众多功能车工厂电气规划的网络设计者,亦是公司同构以太网联网的创始人之一的Ulrich Lichtblau 对相关背景介绍道:“首先,在 T5 平台,我们已经使用了交换式以太网控制工程网版权所有,同时利用中立于制造商的 TPC/IP 协议实现了现场与因特网之间的透明接口。在实际生产中www.cechina.cn,该网络设计已经证明了它的高效性和稳定性。”
  规划阶段仅用了不到一年的时间控制工程网版权所有,之后又只用了大约 9 个月即完成了 Wolfsburg 系统网络的组建。 HIPER-Ring上共有 16 个 MACH骨干交换机,贯穿着各个车间之间互相交叠的生产设备。 MACH的路由功能为各个生产部分提供了清晰的 IP 子网结构。整个车身制造生产线使用千兆光纤进行数据传输。 选择光纤(包括光纤冗余)主要是为了满足各个车间之间网络交叠长度的需要。

  具有双总线结构的实时工作站级别
  位于高尔夫平台工作站级别的双总线结构则利用了两种网络的优势。“现场总线具有很强的功能和较低的成本,因此没有理由取代它。”Ulrich Lichtblau 表明了大众的策略。 和以前一样,I/O 数据是通过Interbus传输的。 而参数、数据备份或诊断的数据流则从更低的现场级别转移到了 100Mbit/s 以太网上。 因此在生产单元与可编程设备、控制设备、Interbus端口、ID 系统、大型显示器、机械手、焊接控制器、紧凑焊接系统、螺丝控制和技术系统之间的通信中,就可省去大多数之前必须的,并且与特定制造商相关的协议和接口。甚至与周期绑定的数据,如 ID 号、类型或 PR 号等,都可通过快速以太网实时地传输——这是面向未来的解决方案的一个重要方面,着眼于传输的最大连续性和可用性。

  垂直和水平整合
  车间网络在工作站级别上特别结合了千兆和百兆以太网,对工厂交叠通信网络在水平和垂直通信上都无任何限制。 通过网络管理(SNMP)对该系统进行监控。垂直和水平整合的透明度大大提升了降低成本的潜能,喷漆车间充分地证明了这一点。“通过以太网的快速反馈,加速了质量控制流程,能够在极短的时间做出连锁反应www.cechina.cn,也就是在当班即可做出反应”,Bernd Greifeld 说,他负责喷漆车间的计划工作。
  尽管赫思曼交换机和路由器数量巨大,但是

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