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组建自动化设备的监控系统 作者：付建林 文章来源：北汽福田汽车股份有限公司 点击数：667 更新时间： 2008-9-23 在整个生产线的自动化控制系统中，采用 “集中监测、分散控制”的典型控制模式。 依据这一原则，将整个涂装生产线设备的控制系统分为3个层次，即设备层、控制层和监控 层。每个层次中使用不同的网络结构及软硬件配置，以实现各自不同的功能。 在2005年北京市科技计划课题招标中，北汽福田汽车股份有限公司与清华大学联合参 加 “企业制造执行系统实施示范”课题的投标。中标后，项目组结合北汽福田汽车股份有限 公司的应用需求，通过引进、集成和开发，建立离散型企业级制造执行系统 （MES）。该项 目于2007年完成并通过北京市科委验收，此项目实施提高了企业信息化的应用水平，为企 业带来了良好的经济和社会效益。 笔者在该项目中负责组建自动化设备的监控系统，即通过组建各层次的网络系统，使 工厂级生产监控系统对生产车间的底层设备信息进行集中监控，为福田汽车MES系统提供设 备基础数据。本文以汽车生产中的涂装自动化生产线为例，对自动化设备监控系统的总体结 构及各层次网络的组成、相应的功能做一个简要介绍。 监控系统的总体结构 涂装生产线自动化设备包括前处理、电泳、喷漆、烘干和机械化输送等，这些设备均 采用三菱PLC作为控制系统。而三菱PLC具有良好的网络兼容性，向下能够通过总线与传感 器、开关量进行通讯；PLC之间又能够通过PLC间的网络进行数据共享；向上则能够通过以 太网与工控机进行通讯。 基于以上具体分析，在整个生产线的自动化控制系统中，采用 “集中监测、分散控制” 的典型控制模式。依据这一原则，将整个涂装生产线设备的控制系统分为3个层次，即设备 层、控制层和监控层。每个层次中使用不同的网络结构及软硬件配置，以实现各自不同的功 能。下面就各层网络分别介绍： 1.设备层的功能、结构和配置 （1）主要功能：设备层在整个控制系统的金字塔形结构中处于底层，是整个控制系统 的关键环节。主要包括现场操作站、现场设备检测单元 （接近开关、光电开关等）、现场其 他输入设备和现场执行机构 （如电动机、电磁阀等）等，直接或通过现场总线与控制层中的 PLC相联系，将输入信号发送给PLC，将PLC输出指令发送到现场设备。 （2）网络形式：现场总线Profibus-DP （PLC与现场总线模块之间）、直接点对点联 接 （PLC与现场设备之间）。 （3）主要配置： ①主要硬件配置及选型：现场总线模块 （防护等级IP67）与端子式总线模块 （防护等 级IP20）及总线电缆、接近开关和光电开关等； ②设备层的软件主要是现场总线Profibus-DP配置软件、数据传输程序等。 （4）组建过程： ①根据现场I/O开关量以及模拟量的需求选择相应的Profibus-DP总线的模块； ②在三菱PLC底板上安装Profibus-DP接口模块QJ71PB92D； ③用Profibus-DP专用电缆将PLC与其控制的相关Profibus-DP站点连接； ④将每个输入输出量映射到PLC 的内部变量，通过Profibus-DP总线配置软件对各站 点进行配置，完成后将配置文件下载到Profibus-DP接口模块QJ71PB92D 中； ⑤经过调试即可实现PLC与现场设备的I/O开关量以及模拟量进行通讯，这样就完成 了设备层的网络组建。 2.控制层的功能、结构和配置 （1）主要功能：控制层是整个控制系统的核心，在整个控制系统中起着 “承上启下” 的作用。它采用PLC及其网络系统接受现场发来的数据信息(数字量或模拟量输入信号)，经 过其本身CPU 中所存储的控制程序的运算与处理后，发出相应的指令 （输出信号）对现场设 备进行控制。同时，通过PLC网络使得控制层内各个PLC之间可方便地进行数据交换。 （2）网络形式：PLC之间采用MELSECNET H 同轴电缆网。 （3）主要配置： ①PLC系统选用三菱Q系列PLC底板、电源、CPU、I/O模块及其网络模块 （MELSECNET H 网接口模块）。 ② 软件主要包括：PLC编程软件GXDeveloper、应用