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浅析汽车发动机装配线数据采集与管理系统开发

浅析汽车发动机装配线数据采集与管理系统开发 2012年03月10日 来源： 1 生产制造执行系统MESMES(Manufacturing Execution System，制造执行系统)能通过信息传递， 对从订单下达到产品完成整个的生产过程进行优化管理。当工厂里面有实时事件发生时，MES能对此及时做出反应、报告，并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使得MES能够减少企业内部没有附加值的活动，有效地指导下厂的生产运作过程，从而使其既能提高工厂及时交货能力、改善物料的流通性能，又能提高生产回报率。MES还通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。生产制造执行系统(MES)承担企业生产信息收集、生成、传递和管理。它包括生产计划调度、产出统计监控和PCS等更小信息子系统。它提供从接受订货到制成最终产品全过程的生产活动实现优化的信息，采集从接受订货到制成最终产品全过程的各种数据和状态信息，承担工厂级协调、跟踪和监控功能。在整个企业信息集成系统中，起沟通生产与管理活动信息的桥梁作用。2 PIS系统分析2.1 汽车发动机装配线发动机是汽车中最为关键的部件，由于被装配零件的多样性、工艺的繁琐性，装配过程尤为重要。汽车发动机装配线采用流水线工艺装配发动机，每个工位之间是顺序生产，包括手动工作站和自动工作站。其中工作站的控制具备高可靠性和灵敏度，保证了装配的连续性和稳定性。汽车发动机装配线分为总成装配线和部件装配线。在总装线和部装线上，采用柔性输送线输送工件，生产线上配有相关现场设备及控制器件以完成装配工艺实现。而现场柔性输送线有摩擦辊道和启停式动力辊道两种。摩擦辊道为连续运行方式，行进速度恒定，输送速度一般为3-15m／min。输送线上设置停止器，使定位准确可靠。线上可配置装配托盘输送工件，托盘可在工位间实现积放，—个工位可积放多个托盘。启停式输送辊道只在需要输送工件时启动辊道运转，采用变频电机使启停平稳。工位间无需设置停止器，装配线上的专机设备包括自动打号机、拧紧机、自动翻转机等，通过装配线上自动化设备的应用可大大提高装配效率及产品质量。目前，装配线普遍采用PLC控制方式，通过现场PLC控制装配线上各工位现场设备的运行及传输线的数据采集与管理系统设计起停时序。2.2 Pls功能需求Pls系统的具体功能需求如下：1)从PCS采集生产数据，并实时监控数据变化状态。现场生产数据包括各自动工位“机床关机、机床上电、工位生产、循环开始、下料堵塞、上料无件、技术中断”等信息及手动不合格指示。另外，其还包括绝对、相对记数好坏件记数等信息。2)从PCS采集现场质量数据，将其录入实时数据库，并做合格提示。质量数据由下线数据、不合格产品质量数据及手动工位合格指示等信息组成，包括某些工位拧紧、漏隙、泄漏等信息。3)实时控制现场电子显示装置，调度现场工作。4)实时故障报警。当现场出现设备运行异常状况，或生产中非常规性状，数据采集与管理系统设计况出现时报警，并将报警信息归档，下达停机命令及报警提示信息。服务器中可随时查询报警信息及返工记录。5)下线数据的保存、显示、查询、统计、分析、OEE计算、报表生成及返修信息记录。由于下线数据是—个产品生产后的重要资料，应使每台产品信息顺利采集。并通过Pls完成信息管理任务。为ERP提供数据，完成数据库信息的顺利传递。6)历史数据的统汁分析及归档。2.3 设计目标及原则在发动机装配线上，综合利用工业以太网技术、数据库技术、信息传输技术、组态技术，信号识别技术等， 开发建立汽车发动机装配线数据采集与管理系统Pls，解决生产制造过程的“信息孤岛”问题，实现发动机装配线的科学化、信息化。工程的成功实施必将提高发动机装配线的自动化信息记载水平，提高整厂的质量和效益，整合内部资源，更好的适应市场的竞争要求。Pls信息系统的研发过程符合以下原则：1)实用性：系统设计以实用为主，以用户需求为出发点，以方便用户使用为原则；在产品的选择上，采用符合实际需求、并为国际上广泛采纳的、主流的、支持开放标准的控制器、网络产品和数据库产品。2)先进性：系统采用当前技术领先的控制器、网络、数据库技术和产品。在具体产品的选择上，在注意实用可靠的基础上，尽量选择先进的技术方案，延长系统的生存周期。同时使其能够适应未来生产的需要。3)扩展性：系统支持在硬件和软件方面的平滑升级，支持网络和节点的扩容；能够兼容多种软、硬件系统。系统整体架构支持逐步发展的需求由小到大，由简单到复杂，由单一到综合。丰富的管理功能和中文平台，方便技术人员掌握、使用和维护。4)经济性：尽量选择经济适用的产品，并利用企业原有系统资源，减少系统投资。5)安全性：系统的应用交撑平台具有多种访问控制能力和一定的加密措施，保护数据不受侵犯。2.4 Pls总体设计方案依据汽车发动机装配线对生产制造执行系统的需求，遵循信息系统设计目标数据采集与管理系统设计及原则，开发数据采集与管理系统Pls等。Pls由数据采集模块、调度显示模块、生产监控子系统、信息管理子系统等组成。其分别完成现场数据采集、调度信号电子显示、生产过程及设备实时监控及发送监控调度信息、质碴数据及历史数据统计分析等主要功能。通过对Pls功能模块及子系统的总体设计分析，确定各模块实现功能，为系统的顺利设计打下坚实基础。2.5 Pls网络设计开发Pls数据采集与管理系统时，首先考虑其网络方案。因为网络是工业信息数据传输的媒介，也是Pls系统能否正常、有效工作的基础。—个良好的数据采集与管理系统，需要其网络具有高度冗余性，可扩展性，稳定性等必备条件。故雎网络选取至关重要。3 结论与展望我国汽车行业飞速发展，汽车发动机作为一关键部件，装配过程尤为重要。开发基于MES层的数据采集与管理系统Pls。通过Pls功能的实现，准确客观传递生产信息，指导生产过程，提高车间的生产效率。将Pls网络设计为可实现信息冗余的工业光纤环网，可得出PLC控制器网络的最佳布线方案。(end)

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