通過InterBus現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)汽車生產(chǎn)物料呼叫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

一、引言

InterBus現(xiàn)場(chǎng)總線作為IEC61158標(biāo)準(zhǔn)之一，是一種開放型的串行總線系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)傳輸速度快、效率高，總線控制器和總線設(shè)備具有智能化和很強(qiáng)的故障診斷能力，廣泛應(yīng)用于制造業(yè)和機(jī)器加工業(yè)。汽車生產(chǎn)過程中的物料呼叫控制系統(tǒng)采用InterBus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，在現(xiàn)有生產(chǎn)線上進(jìn)行生產(chǎn)物流重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)同步化物流的需求。該系統(tǒng)能使物料供應(yīng)及時(shí)、高效，節(jié)省物料線邊占用空間、減少線邊庫(kù)存和儲(chǔ)位庫(kù)存，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)缺料的工位、時(shí)間與頻次，有效防止不必要的延誤、等待時(shí)間和因物料短缺產(chǎn)生停線的問題。控制系統(tǒng)具有在線故障診斷功能，減少了系統(tǒng)故障處理的時(shí)間，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和工廠生產(chǎn)效率。

二、控制系統(tǒng)組成

物料呼叫控制系統(tǒng)由硬件和軟件構(gòu)成。硬件主要由工控機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)總線控制器，總線耦合器BK模塊，數(shù)字輸入、輸出模塊DIO、SAB模塊，LED顯示屏，燈箱和按鈕構(gòu)成?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制器選用RFC430，其具有數(shù)據(jù)采集、邏輯控制、信息交換和自動(dòng)診斷等功能?？刂葡到y(tǒng)軟件由控制程序和故障診斷程序組成。

控制程序功能如下：根據(jù)汽車生產(chǎn)要求，當(dāng)生產(chǎn)線線邊庫(kù)存低于最低值時(shí)，生產(chǎn)工人按下工位上對(duì)應(yīng)的按鈕，總線控制器根據(jù)回送的過程數(shù)據(jù)，通過一種基于InterBus現(xiàn)場(chǎng)總線的通信模塊，發(fā)送該物料的名稱、工位號(hào)數(shù)量等信息到LED大屏幕顯示屏，同時(shí)啟動(dòng)音樂鈴聲和燈箱上對(duì)應(yīng)該物料的指示燈。倉(cāng)庫(kù)工作人員得到信息后，按下燈箱指示燈下面對(duì)應(yīng)的按鈕，表示信息確認(rèn)，已開始投料。總線控制器根據(jù)確認(rèn)的信息，將工位按鈕上方的指示燈由常亮轉(zhuǎn)為閃亮狀態(tài)，表示該物料正在投送中。當(dāng)物流到達(dá)呼叫的工位后，操作人員恢復(fù)按鈕，該物料配送過程結(jié)束。該物料的名稱、呼叫工位、呼叫時(shí)間、到位時(shí)間、投料人等信息記入上位機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)，作為管理人員考核員工的一項(xiàng)指標(biāo)。

故障診斷程序包括運(yùn)行在控制器上的診斷和自啟動(dòng)程序和運(yùn)行在上位機(jī)（工控機(jī)）上的OPC（OLE for Process Control）應(yīng)用程序?？刂葡到y(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，總線便停止運(yùn)行。在線故障診斷程序可以快速診斷故障原因，并應(yīng)用OPC技術(shù)將RFC430總線控制器的診斷信息傳送到上位機(jī)，上位機(jī)根據(jù)控制器傳送的診斷信息，采用專家數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)為管理層提供更為詳細(xì)的故障原因以及處理方法。因此，一旦控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，值班人員就能根據(jù)故障診斷信息以及處理方法迅速排除故障。故障排除后，系統(tǒng)能自動(dòng)啟動(dòng)總線，恢復(fù)正常運(yùn)行。

三、診斷和自啟動(dòng)程序

InterBus總線控制器RF430中的標(biāo)準(zhǔn)寄存器提供了總線運(yùn)行的狀態(tài)信息，也可通過控制程序操作總線系統(tǒng)?？偩€控制器中的標(biāo)準(zhǔn)寄存器包括診斷狀態(tài)寄存器、診斷參數(shù)寄存器、標(biāo)準(zhǔn)功能啟動(dòng)寄存器、標(biāo)準(zhǔn)功能狀態(tài)寄存器和標(biāo)準(zhǔn)功能參數(shù)寄存器。寄存器的地址可利用PC WORX組態(tài)軟件在控制系統(tǒng)的輸入或輸出地址區(qū)域設(shè)定，以便在編程中應(yīng)用。診斷狀態(tài)寄存器為一個(gè)字長(zhǎng)，每一位都反映了總線系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的某一方面情況。診斷參數(shù)寄存器為診斷狀態(tài)寄存器的狀態(tài)位提供更為詳細(xì)的信息，當(dāng)外圍設(shè)備出現(xiàn)故障和總線出錯(cuò)時(shí)，診斷參數(shù)寄存器提供錯(cuò)誤位置；當(dāng)控制器和總線出錯(cuò)時(shí)，診斷參數(shù)寄存器提供錯(cuò)誤代碼。

診斷和自啟動(dòng)程序在PC WORX 2.02中功能編程軟件Program Worx上開發(fā)，采用ST（結(jié)構(gòu)化文本）語言編程，編程后封裝成功能模塊FCDIAG（見圖1）。該模塊以診斷狀態(tài)寄存器、診斷參數(shù)寄存器作為輸入，經(jīng)過處理之后把診斷信息賦給全局外部變量ERR DIAG STATUS 和ERR DIAG_PAPA。自啟動(dòng)功能可以檢測(cè)故障是否清除，一旦檢測(cè)到故障已經(jīng)清除后，通過標(biāo)準(zhǔn)功能啟動(dòng)寄存器，啟動(dòng)總線運(yùn)行。

四、應(yīng)用程序

1. OPC數(shù)據(jù)訪問

OPC過程控制中對(duì)象鏈接與嵌入技術(shù)，OPC以組件對(duì)象模型和分布式組件對(duì)象模型技術(shù)為基礎(chǔ)，采用客戶/服務(wù)器的模式，定義了一組COM對(duì)象及其接口標(biāo)準(zhǔn)，是一種工業(yè)控制和生產(chǎn)自動(dòng)化領(lǐng)域?yàn)榱诉B接數(shù)據(jù)源（OPC服務(wù)器）和數(shù)據(jù)使用者（OPC應(yīng)用程序）之間的接口標(biāo)準(zhǔn)。

OPC數(shù)據(jù)訪問方法主要有同步訪問、異步訪問和訂閱方式數(shù)據(jù)采集。對(duì)于異步訪問，OPC服務(wù)器接到OPC應(yīng)用程序要求后，幾乎立即將方法還回，OPC應(yīng)用程序不必處于等待狀態(tài)，可以處理其他任務(wù)。當(dāng)OPC服務(wù)器完成數(shù)據(jù)訪問時(shí)，觸發(fā)OPC應(yīng)用程序的異步訪問完成事件，OPC應(yīng)用程序在的VB 事件處理程序中接受從OPC服務(wù)器傳輸過來的數(shù)據(jù)；對(duì)于訂閱方式數(shù)據(jù)采集，OPC服務(wù)器也是通過觸發(fā)事件方式傳輸數(shù)據(jù)到OPC應(yīng)用程序。

2. 使用VisualBasic開發(fā)的OPC應(yīng)用程序的診斷部分

（1） 變量聲明

包括OPCServer對(duì)象、OPCGroups對(duì)象、OPCGruop對(duì)象、OPCItems對(duì)象和保存OPC標(biāo)簽的服務(wù)器句柄的數(shù)組SeverHandles_Bus（）。聲明如下：

（2） 連接服務(wù)器和建立組

（3） 添加標(biāo)簽

（4） 采取訂閱方式的數(shù)據(jù)采集

訂閱方式的數(shù)據(jù)采集，OPC應(yīng)用程序不必發(fā)出讀取要求，OPC服務(wù)器發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有變化時(shí)，通過事件 objTestGrp_BusDataChange自動(dòng)向OPC應(yīng)用程序側(cè)通知和傳送變化的數(shù)據(jù)。VB應(yīng)用程序根據(jù)傳送的錯(cuò)誤信息，通過查詢數(shù)據(jù)庫(kù)獲取更為詳細(xì)的故障原因及其處理辦法，其中數(shù)據(jù)庫(kù)中處理辦法由專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)構(gòu)成，可以不斷更新和充實(shí)。

五、結(jié)束語

汽車生產(chǎn)過程中的物料呼叫控制系統(tǒng)自2003年投入運(yùn)行以來，運(yùn)行狀況良好，達(dá)到了預(yù)期的控制要求。該系統(tǒng)的推行使公司的物流管理上了一個(gè)臺(tái)階，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。而控制系統(tǒng)中在線故障診斷功能提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，可以大大減少系統(tǒng)的故障處理時(shí)間，有利于充分發(fā)揮系統(tǒng)的優(yōu)越性。

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