中央控制系統(tǒng)在涂裝車間的應(yīng)用淺析

1、中央控制系統(tǒng)在汽車涂裝車間的應(yīng)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(luò)技術(shù)、自動化控制技術(shù)、企業(yè)管理等在技術(shù)上具有自己的獨(dú)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(dǎo)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(jì)性進(jìn)行了簡要的分析。關(guān)鍵詞：物流系統(tǒng) 人機(jī)系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫 讀寫站0 引言隨著生產(chǎn)設(shè)備的自動化程度的不斷提升， 整個(gè) 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(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)信息

2、在整個(gè)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(guān)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(jìn) 行集中控制的設(shè)備。它用于生產(chǎn)物流的管理、設(shè) 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(jì)算機(jī)和中央控制系統(tǒng)軟件控制設(shè)備的啟 停，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的遠(yuǎn)程管理，可根據(jù)生產(chǎn)需要事 先設(shè)置設(shè)備的起停時(shí)間，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動控制； 可通過計(jì)算機(jī)查詢設(shè)備當(dāng)前的和歷史的狀態(tài)，查 詢設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的預(yù)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(shí)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(shí)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(shù)。當(dāng)車 身從焊裝進(jìn)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(shè)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(jìn)行比 較，如果兩個(gè)數(shù)據(jù)相同，則表示數(shù)據(jù)可靠。接著 相關(guān)設(shè)備再根據(jù)讀寫站提供的可靠數(shù)據(jù)完成相關(guān) 的涂裝工藝。2.3 物流的管理者根據(jù)生產(chǎn)需要， 有時(shí)候需要事先指定某臺車 直接上點(diǎn)補(bǔ)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(jī)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(dá)物流分岔處時(shí)，系統(tǒng)會自動的將車身往指 定目標(biāo)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(gè)，要在短時(shí)間內(nèi)，在不憑借外力的情況下， 找到其中的某一個(gè)滑橇在某個(gè)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(shí)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(guān)心的重要信息，如生產(chǎn)計(jì)劃、產(chǎn)量完成

5、情況、 設(shè)備狀態(tài)、物流狀態(tài)等與生產(chǎn)過程直接相關(guān)的信 息，在第一時(shí)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(wù)器、對象服務(wù)器、I/O服務(wù)器、Web serve服務(wù)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(wù)器：負(fù)責(zé)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(wù)器Web serve(冗余)程(服務(wù)器、Web)圖二、數(shù)據(jù)庫組成2.5設(shè)備的管理和維護(hù)者通過監(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)備操作管理者能夠完成各 種工藝參數(shù)的設(shè)置，能夠第一時(shí)間了解設(shè)備當(dāng)前 狀態(tài)；能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備出現(xiàn)的各種異?，F(xiàn)象； 通過監(jiān)控設(shè)備關(guān)鍵部件的狀態(tài)， 及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)， 指導(dǎo)

6、設(shè)備維修從而縮短設(shè)備故障時(shí)間；能夠分析、監(jiān)控烘干爐、空調(diào)等大能耗設(shè)備能耗變化，從而 控制整個(gè)車間的能源消耗；能夠及時(shí)了解哪些車 身離線，哪些車身在線，從而實(shí)現(xiàn)對車身的管理。操作人員可以實(shí)現(xiàn)設(shè)置現(xiàn)場所有設(shè)備的啟動 和停止時(shí)間，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。當(dāng)休息日、 生產(chǎn)完畢后，中控室可以集中管理現(xiàn)場照明，關(guān) 掉不需要的照明燈，從而節(jié)省能源。(2) 對象服務(wù)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(jī)系統(tǒng)兩個(gè)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(wù)器：提供網(wǎng)路服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)局 域網(wǎng)的管理

7、，網(wǎng)絡(luò)防毒等。(4) I/O服務(wù)器：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫與 PLC之間的通訊。(5) 操作員站：實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話，操作者可以通 過它了解生產(chǎn)信息和設(shè)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(wù)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(jìn)行設(shè)置等。通 過Web客戶端，用戶可以直接了解生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備 信息，生產(chǎn)狀況等，方便領(lǐng)導(dǎo)及時(shí)了解現(xiàn)場信息。讀寫站：由載碼體、讀寫器、網(wǎng)關(guān)、上位機(jī)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(gè)電子識別符, 儲存當(dāng)前滑撬上的車身的相關(guān)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(biāo)簽的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀和更新。 讀寫器采用無源設(shè)計(jì) ，在射頻范圍內(nèi)經(jīng)天線向數(shù) 據(jù)載體供電，無需電源。控制器用來管理天線與 PLC的通訊。（見圖五）圖五天線與控制器（3）網(wǎng)關(guān)：用于連接無源讀寫器和 Profibus DP總線。網(wǎng) 關(guān)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(guān)之間通過 RS422連接。（4）上位機(jī)：PLC作為上位機(jī)，通過現(xiàn)場總線Profibus DP 與讀寫站進(jìn)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(luò)與數(shù)據(jù)庫中存儲的車身數(shù) 據(jù)進(jìn)行比較。3.2人機(jī)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(shè)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(shí)現(xiàn)編制好的監(jiān)控 功能，完成對設(shè)備的監(jiān)控和管理。4系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)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(gè)工程投資中物流系統(tǒng)占90%左右，人機(jī)系統(tǒng)占投資的10%左右。在中央控制系統(tǒng)的 建設(shè)上，存在以下 3種選擇（如表一）：（1）考慮到一次性投資太大，項(xiàng)目建設(shè)規(guī)劃者 可能會不投資建設(shè)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(shè)備操作者38人左右，其中機(jī)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(jì)算， 每年需要人工費(fèi)224萬元。（2）建物流系統(tǒng)而不建人機(jī)系統(tǒng)，那么需要設(shè) 備操作人員，節(jié)假日、生產(chǎn)間歇時(shí)設(shè)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(jī)系統(tǒng)那么設(shè)備24小時(shí)有人看護(hù)，設(shè)備的啟動停止、故障的監(jiān)控均 有管理，設(shè)備故障能得到及時(shí)的處理，而完成這 一些工作僅僅需要 8人，年人工成本費(fèi) 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(shè)備故障不能及時(shí) 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(shè)備故障能得到及時(shí)處 理，設(shè)備的管理比較集中，1年的人工成本即可建一套人機(jī)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(jì)又實(shí)用。5結(jié)束語涂裝車間中央控制系統(tǒng)能有效地實(shí)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(zhǔn)時(shí)化管理、保證生產(chǎn)計(jì)劃的有效完成起到 了重要的推動作用。表一：