基于OPC技术的白车身生产智能管理系统

韩金丰

基于OPC技术的白车身生产智能管理系统

韩金丰

（上汽通用（沈阳）北盛汽车有限公司，辽宁 沈阳 110000）

随着自动生产技术的推广，汽车生产自动化率不断提高。针对汽车生产过程信息化的发展，介绍了汽车焊装车间生产数据采集系统地设计与实现。该系统利用OPC、PLC等技术，在现有自动控制系统基础上实现了汽车生产信息化，具有低成本、低投入和扩展方便等特点，且实际使用运行良好。

汽车；OPC；PLC；数据采集

前言

随着科学技术的不断发展，自动化技术在各行各业都得到广泛地应用[1]。汽车制造企业积极的引入信息自动化技术，以此来提升市场竞争力，减少生产成本，更好地提高生产效率。这样就需要一套数据管理系统对设备运行过程进行状态监控，保证设备的正常运行。

1 OPC技术介绍

OPC（OLE for process control）规范是OPC基金组织倡导的，工业控制和生产自动化领域中使用的硬件和软件的接口标准。它是为了给工业控制系统应用程序之间的通信建立一个接口标准，在工业控制设备与控制软件之间建立统一的数据存取规范。OPC基于Microsoft 的OLE/COM 和DCOM技术，是一种客户端/服务器模式，具有语言无关性、代码重用性、易于集成性等优点[2]。OPC技术不管何种类型设备，客户均可以使用统一的标准进行访问，使得用户从底层的开发中脱离出来。

OPC服务器分为三种层次上的接口：服务器、组对象和数据项。服务器接口包含所有信息，一个服务器接口对应一个OPC服务器，对应一种设备的驱动程序。组对象是服务器处理数据的一个单位，可以对一组数据进行数据读写，以及设置客户端的数据更新速率。OPC规范定义了全剧组和局部组两种组对象接口。一般来说，客户和服务器的一对连接只定义一个组对象，在一个组中可以由若干个数据项。数据项是读写数据的最小逻辑单位，一个数据项与一个具体的位信号连接。OPC数据项是服务器端定义的对象，通常指向一个寄存器单元。

OPC规范提供两种接口方案，即COM接口和自动接口[3]。规范详细说明了这些COM接口，但并没有提供接口的实现细节。像所有的COM实现一样，OPC的结构是客户机-服务器模式。各个OPC客户程序通过OPC标准接口对各OPC服务器管理的设备进行操作，而不需关心服务器的实现细节及设备内部的具体细节。服务器组件提供并管理那些到OPC对象的接口。图1所示为OPC接口、OPC服务器及OPC客户应用的联系。

图1 OPC客户与OPC服务器

2 汽车生产车身工艺过程及设备介绍

汽车车身是由薄板构成的结构件，冲压成形后的零部件通过装配和焊接形成车身壳体（白车身）。汽车车身壳体是一个复杂的结构件，它是由百余种，甚至数百种薄板冲压件经焊接、铆接、机械连结以及粘接等方法连结而成。

汽车车身制造工艺从车身地板分拼开始。第一步，分别进行前围、地板、后围分总层的生产，并将三个分总成拼合成一个整体的汽车地板总层；第二步，进行车身侧位总层、行李箱隔板总层的生产，并在地板总层上进行拼合安装，组成车身的总拼总层；第三步，进行顶盖总层、四门总层的生产，并在总拼总层上进行拼合安装，完成整个汽车白车身地制造。汽车车身制造工艺流程图如图2所示。

图2 汽车车身工艺流程图

3 数据采集系统架构设计

汽车车身车间自动化情况简介。车间设备自动控制系统使用AB 1756-73S PLC处理器，进行各设备自动逻辑控制。在自动控制系统中，广泛使用FANUC机器人完成零件的搬运、涂胶、点焊工艺，各分总层的机运部分使用AB 755变频器和SEW变频器完成伺服控制。另外，控制系统中还包含了大量现场分布式IO设备，以及安全设备。

由于汽车车身制造设备种类多，数量大，并且布局分散，无法使用专用设备进行统一采集。所以进行数据采集系统架构设计时，分三步完成数据采集工作。第一步，使用PLC分区域通过 DeviceNet和以太网,将设备运行状态数据采集存储到PLC中；第二步，上位软件通过以太网对车间各区域PLC进行统一数据采集，并将采集到的数据存储到服务器数据库中；最后在上位系统中进行数据分析及具体展示，并对这些数据进行记录、存储、报警、查询和上传至其他服务器。图3 所示为数据采集系统架构图。

图3 数据采集系统架构图

本系统使用Java语言进行程序进行开发，后台使用SQL数据库进行数据处理，并通过Web界面进行人机展示。

4 采集系统运行效果介绍

汽车车身车间生产智能管理系统现场实施后，共计包含车间生产状态、设备运行状态以及车间能源消耗状态三个方面内容。具体包括车间实际生产线速、设备停线指标数据、停机统计、设备运行状态，机械设备动作次数、修模状态、焊枪打点数据、关键设备电机电流，以及车间水、电、气及车间温度数据等数据。通过运行系统地建立，实现对车间运行状态的监控；专业工程师对车间设备运行状态的掌控，并根据运行状态数据进行针对性分析。图4数据采集系统最终展示画面。

5 结论

随着信息化的发展，对生产数据进行集中采集管理作为自动化工厂提高生产管理效率的一种方法越来越被重视，也将成为制造业今后生产集约化管理的发展趋势。由此本文提出了一种基于OPC等技术来完成对汽车车身车间生产数据的采集管理的设计方案和实现方法，具有低投入、低成本、技术公开、方便扩展等特点，在一年多实际使用过程中，系统运行良好，性能稳定，能满足对生产数据采集管理的要求，是一种切实可行的解决方案。

[1] 易豪武.基于OPC技术糖厂数据采集系统地设计与实现[J].甘蔗糖业,2011年(03):55-57.

[2] 方爱国.基于OPC技术的工业数据通讯应用[J].信息与电脑(理论版), 2010(02):190-190.

[3] 何杨欢.OPC技术在DCS数据采集系统中的应用[J].化工进展, 2006(12):119-121.

Intelligent management system of body-in-white production based on OPC technology

Han Jinfeng

（Shanghai GM (Shenyang) Beisheng Automobile Col., Ltd, Liaoning Shenyang 110000）

With the popularization of automation, the automation rate of automobile production is improving continuously. In view of the development of information in automobile production process, the design and implementation of production data acquisition system in automobile welding workshop are introduced. Using OPC, PLC and other technologies, the system can realize the informatization of automobile production which based on the existing automatic control system. It has the characteristics of low cost, low investment and convenient expansion, and runs well in actual use.

Automobile; OPC; PLC; Data acquisition

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.06.059

U462

A

1671-7988(2021)06-188-03

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韩金丰，硕士，中级工程师，就职于上汽通用（沈阳）北盛汽车有限公司，研究方向：控制理论与控制工程。