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| 传统发动机装配线大多采用手工方式记录装配过程重要参数。目前，多数国内发动机制造厂使用一种纸质跟踪卡片，每一台发动机上装配线前根据不同型号选择不同的纸质跟踪卡片，或用一种通用的纸质跟踪卡片以菜单形式由操作者记录不同型号发动机的控制要点，跟踪卡片固定在发动机上或装配托盘上。这种方法往往由于工艺流程长并且每个记录由不同的操作人员负责，导致发动机装配记录准确率低，并不易保管和统计。随着汽车召回法规的实施，汽车厂和发动机厂实施装配信息采集技术更加迫切。据我们了解，国内的设备制造商和软件公司完成整个装配线的信息采集系统经验不多。本文结合道依茨（一汽）大连柴油机有限公司规划设计的装配线，重点介绍生产线数据采集系统在装配线的现场实际应用。 装配信息采集技术规划 在装配线规划前，我们考察德国一家工厂装配线信息系统，这个工厂产品主要销售欧美市场，为满足美国及欧盟召回法规规定，装配线上采用了完善的计算机数据采集系统和信息管理软件，建立每台发动机终生质量信息档案。点击该发动机的终生质量信息档案可以清楚地看到：发动机的零件清单、零件的供应商、每次质量改进零件状态、发动机维修图、工序操作者代码、装配线工位测量记录以及售后维修记录等，全部信息都集中在该公司的ERP系统上。我们在该公司看到有两条流水线，一个是发动机装配流水线；另一个是通过ERP将销售、产品、标准、生产、工艺、质量和服务联系起来的管理流水线。 在国外工厂方案的启发下，我们在装配线规划时提出了使用装配信息采集技术来保证装配质量。规划方案包括PLC总线网路、数据采集系统、生产线信息系统和ECU数据管理系统（见图1）。 PLC总线网络是装配信息采集系统的基础，全部的基础数据来源于该系统。我们的PLC总线网络采用现场总线区域控制方式，通过现场分布I/O统一控制装配线的运行及完成各工位间的通信。为实现自动数据采集，装配线每个托盘带有一个数据码块，在需要有自动记录数据的工位装有无线读写头，托盘的数据码块和无线读写头只要在一定区域即可以实现无线通信，数据码块信息定义在发动机上线时，定义的内容来源我公司ERP系统开发的标题文件，托盘码块定义数据格式如表1所示。 表1 托盘码块定义数据格式 2．数据采集系统应用 数据采集系统是实现对装配生产线13个PLC进行监控的计算机服务器。系统用以太网方式与13个PLC连接，完成装配线上的信息采集、工位监控等功能。编程软件是在西门子公司WINCC基础上二次开发的，整线监控画面（见图3）是对整个生产流水线的图例，可以了解所有工位的当前状况。 3．生产线信息系统应用 发动机生产线信息系统是生产线信息处理和控制的软件系统，系统不但具有对数据采集系统的数据进行处理的功能，还实现了生产订单的管理，发布电子工艺卡功能。系统主要实现了基于B/S结构的信息发布和管理功能，所有数据处理、任务控制等都在生产线信息系统服务器上实现。在生产线的两侧，有20个可以发布生产线信息的终端PC机，每个终端PC通过获取生产线信息服务器上的信息，显示本地工位上的电子工艺卡和安装部件信息。 4．ECU数据管理系统应用 ECU数据管理系统是服务于电控发动机生产的重要系统，硬件是ECU数据管理服务器及ECU编程电脑。ECU（ElectricControlUnit）是发动机中央控制的核心部件，需要装配过程中采集部分装配数据来补偿ECU的相关参数。我们的ECU有3个型号满足不同需求的发动机，每个系统都有不同的补偿方法，补偿数据写入ECU可以使发动机达到性能的**状态。发动机上装配线时进行ECU类型定义并写入托盘数据码块中。表2是ECU类型定义表和数据补偿信息的分类。 |
一、淬火策略服务器的组成
淬火机根据不同的钢种以及终冷温度，温降时间等要求，生成淬火策略，用于淬火机的控制，包括各区喷嘴水量的大小，箱体高度的设置，温度补偿等。从而达到比较好的淬火效果，保证钢板有平直度和金相组织要求。
淬火机策略服务器主要包括：TCP/IP服务器，ORCLE数据库，策略提供进程，HMI人机接口界面等。
PLC过程控制主要包括：PLC TC－－-钢板跟踪系统；PLC QC－－-淬火机控制
主要结构图如下图1所示：
图1：淬火策略服务器的组成
1、HMI简介
HMI提供了一个可视化和可维护的淬火策略接口界面。它可以显示己淬火钢板的存储数据和各区域水流量的历史曲线图。
程序MMI_QRC运行后，自动进入策略总览界面。按下按钮“Archive”则选择了存储浏览，硬拷贝功能总是可用的。通过HMI可以查看淬火钢板的存储数据，喷嘴，水的流量，压力等。
2、淬火策略
在界面的上部分,可以任意选择淬火策略.在上区选中了相关的策略栏目后,在中间的区域部分则显示具体的策略数据,并且可以修改。操作人员可按下“NEW”按钮创建更多的新的策略。也可以按下“DELETE”按钮删除选中的策略。如下图2所示：
图2：淬火策略总览界面
在策略表中的编辑项是有约束条件的，例如，不能创建一个厚度为0mm的钢板。为了能使滤波水量能够调整可以设置滤波率，以调整各个区域的喷嘴流量。水量的总流量和压力是可以修改的。
淬火策略服务器与其它相关设备的通讯是通过报文来传送的，不同的设备有不同的报文内容和格式。用来传递淬火策略和下达设置参数，激活过程数据以及程序的运行。
3、报文通讯格式
（1）策略服务器（RS 服务器）与PLC的通讯
在RS服务器上运行“RSServer.exe”，可以通讯到相应的PLC站。PLC站包括：
- PLC-TC (tracking control) 钢板跟踪
- PLC-QC (quench control) 淬火机控制
所使用的通讯协议是TCP/IP，所有的数据交换通过报文传送，PLC作为服务器端，RS服务器作为客户端。报文使用二进制代码并且长度固定。
报文格式分为三部分：报文头，可用的数据头，可用的数据本体。
系统使用2种类型的报文：WATCHDOG 报文，数据报文。
（2）RS服务器和RS进程的通讯
在RS服务器上运行 “RSServer.exe”可以通讯到提供淬火策略的RS进程。通讯协议仍然是TCP/IP。所有的数据交换是以RS服务器为服务器端，RS进程为客户端。报文是ASCII码格式，长度是动态的。
（3）53号报文通讯：PLC TC 与PLC-QC之间的通讯
发送者: PLC- TC
接收者：PLC- QC
总长度：800 Bytes
在出炉前2分钟由PLC-TC的钢板跟踪信号触发。
（4）54号报文淬火机控制确认
发送者：PLC-QC
接收者：PLC-TC
总长度：88 Bytes
该报文是在接收到淬火机控制执行后由事件触发。
4、设置与PLC的连接
PLC-TC的端口号： 2000
PLC-QC的端口号： 2001
配置设备如图3所示：
图3：PLC的端口号设置
5、淬火机工作顺序
Ø开始传递报文53号，并接收到确认信息报文54号。
Ø通过DP/DP耦合器传递淬火机工作模式代码。
Ø确认开始状态
Ø如果淬火机的准备条件没有故障，所有的设备应为“准备”状态。
Ø淬火机工作模式可以通过DP/DP耦合器重新设置。
Ø当准备工作就绪后，预设信号就显示OK状态，实际的工作模式会在HMI上显示。
Ø根据设置模式开启相应的水量控制阀，发送信号后阀门打开。
Ø钢板进入淬火机后，钢板在淬火机内的信号将会打开，钢板不在淬火机内的信号指示将关闭。
Ø当钢板的尾部离开高压区后，高压区信号指示关闭。
Ø当钢板尾部离开淬火机后，钢板在淬火机内的信号关闭，不在淬火机内的信号将打开。
Ø淬火机信号全部关闭。淬火机工作停止，并处于“准备”状态，等待下一张钢板。(end)