信息化组态在自动化生产线中的应用

王军领，王秀敏，詹俊勇，仲太生，罗素萍，周智伟

（扬力集团股份有限公司 自动化处，江苏 扬州 225127）

随着制造业生产线自动化和信息化的发展和普及，生产信息化和智能化的要求也越来越高，生产者和管理者迫切需要追溯生产信息和质量环节，透明观察监督生产线的故障、生产数量和时间信息等等。为此，在自动化生产线信息技术基础上开展信息化集成系统的研究与应用，不仅可帮助解决生产线管理中存在的问题，而且可在信息化集成系统发展创新中为企业带来更高的经济效益[1-2]。

1 自动化线布局和配置

1.1 自动化线布局

根据厂房安装条件和生产工艺需要，绘制优化自动化线布局如图1所示。其中片料机为上料机构，下线为下料机构，机器人为传输机构，压机为生产工序机构[3]。

图1 自动线布局图

1.2 设备配置表

自动化各设备电气配置构成如表1所示。

表1 电气配置表

2 控制层CC-LINK网络

2.1 网络架构

整个工厂的控制层如图2所示。

图2 控制网络层次

2.2 控制层通讯技术特点

（1）高速和高确定性的输入输出响应。CC-Link除了能以10Mbps传输效率高速工作外，还能够提供稳定实时高效的控制。

（2）传输距离远。当选择10Mbps时，最大传送距离为100m。当网络速度为156Kbps时，传送距离可达1.2km。使用电缆中继器和光中继器，传输长度更长。

（3）省配线带来的功效。CC-Link显著减少当今复杂生产线上所需的控制线缆和电源线缆的数量，减少了配线和安装的费用，减少配线工作量，改善维护工作。

2.3 设备间网络通讯

控制层采用完善成熟的CCLINK总线控制技术，总控制站采用组态界面实现操作控制，OPC信息采集软件实现FX5U信号采集，各站PLC与机器人之间采用CCLINK通讯。主站Q03UDECCLINK功能模块应通过模块面板开关设置站号为00，模式设定为在线模式，合理设置传输率并按照实际情况设置条件设定开关状态，从站PLC或者CCLINK模块也要通过模块面板合理设置站号，占用站数及波特率等[4]。如图3所示。

图3 CCLINK通讯网

2.4 工业以太网通讯

目前使用的以太网是星型结构和总线型结构，在传输速率方面有：10Mb/S，100Mb/S，1000Mb/S 甚至更高，由于工厂生产规模的不断扩大以及监控对象愈发复杂，如果采用传统接线或者中继通讯的方式，将大大增加现场工作量和走线量，物资成本和人力成本大大提高。

而面向对象的基于TCP/IP以太网通讯方式，PLC之间无主从关系，所以进行系统扩展只需在对象层对组态进行操作即可。传统的控制系统只能够实现车间级和现场通信，只能完成对下级设备的监控和管理，却不能及时获取现场信息，所以不能对整个生产线进行管理。在传统控制系统的基础上发展起来的工厂管理网络，人们将其称之为控制级网络，该网络能够将传统控制系统中存在的一系列问题应用机位监控系统，能够及时将现场数据发送至控制层，实现对整个生产系统的监控和数据交换、完成PLC和HMI以及计算机之间的数据交换，且数据通讯能够自动周期性地进行[5]。其示意图如图4所示。

图4 以太网网络层

3 MES通讯数据和组态显示

3.1 通讯数据点

设备信息数据点如表2所示，其中有些数据需要直接上传至MES控制层，有些数据直接显示在自动化线线体旁边，也可以显示在整个厂房的中控室，管理者不用到生产现场就可了解自动线的生产信息和状态，使无人化生产线更加安全、方便和快捷。

表2 通讯数据点

3.2 显示屏数据显示

系统除了能将数据上传至MES系统，还能将数据显示在显示屏上，其中显示数据和组态软件界面如图5所示[6]。

图5 数据显示界面

如图5所示，可以将生产线的各种信息直观地显示在线体旁边的显示屏上，包括报警等信息，任何人均可直观地观察线体生产情况，方便自动化生产线的管理，推动自动化生产线向无人车间进一步发展。

4 结语

基于工业以太网和现场总线技术的通讯网络结构，有效解决了传统通讯系统扩展性受限、稳定性差、抗干扰能力差以及传输速度低等问题，在数据传输速率大幅提升的同时，也保证了数据的安全性，实现了数据的实时传输。整个生产系统在线监控，有利于工厂管理水平、生产效率与经济效益的提升。CC-Link和CC-Link IE能够覆盖工厂网络所需的多个网络层次，满足工程师对于不同网络层次的需求，CC-Link的高速度、大容量以及较多的节点数和较长的网络传输距离能够满足工程师对于应用的不同需求。