應用背景
奇瑞汽車有限公司成立于1997年，由安徽省及蕪湖市五個投資公司共同投資興建的國有大型股份制企業(yè)，坐落在水陸空交通條件非常便利的國家級開發(fā)區(qū)――蕪湖經濟技術開發(fā)區(qū)。公司于1997年3月18日正式破土動工，至2003年3 月，已全部完成一期至二期投資建設，占地面積130多萬平方米，總投資41.52 億，現(xiàn)已經形成年產40萬臺發(fā)動機和30萬輛整車的生產能力。三、四期工程正在建設中，預計四期工程都完成后，奇瑞的產能將達到100萬輛。轎車廠、發(fā)動機廠生產設備均達到并超過世界先進水平。
奇瑞發(fā)動機公司始建于1997年，現(xiàn)由發(fā)動機一廠、發(fā)動機二廠、產品工程部、質量保障部、制造技術部等組成。2005年3月28日，奇瑞發(fā)動機二發(fā)啟動及首臺發(fā)動機點火儀式在奇瑞第二發(fā)動機舉行，從而實現(xiàn)中國在主要零部件自主研發(fā)上“零”的突破。發(fā)動機二廠產品技術、生產線設備主要由國外成套引進。發(fā)動機二廠生產線設備由德國Cross-Huller、Heller、Gerhing、Junker、Mauser 等世界一流廠家提供，采用Hommel 和Marposs 量儀和檢具，裝配線設備由意大利Comau 公司提供。在一期中，共計有六條加工線和一條裝配線：
——缸體生產線和連桿生產線是由德國HUELLER-HILLE GMBH 承包的交鑰匙工程，全部選用進口先進設備，整線由18臺臥式加工中心和相應的輔機組成的柔性生產線；
——框架體生產線由9臺立式加工中心和2臺臥式加工中心和相應的輔機組成的柔性生產線。設備品質世界一流，是一條柔性極強的半自動生產線；
——所有缸蓋均為鋁合金材料，具有良好的散熱及工藝性能；采用四氣閥雙頂置凸輪軸配氣機構，多款發(fā)動機采用了世界一流的CBRVVT、DGI 及TC/TCI 技術，具備優(yōu)良的性能參數(shù)；
——曲軸生產線是一條適合于多品種曲軸加工的柔性生產線；
——NEF1 裝配線是一條10種產品共線的柔性裝配線。由意大利COMAU 公司總承包供貨。綱領分兩期，一期12 萬，節(jié)拍90S；二期20萬，節(jié)拍54S。整線分缸蓋分裝線、活塞連桿分裝線、短發(fā)動機裝配線、長發(fā)動機裝配線。
對于總計有100 多套CNC 和PLC 設備的發(fā)動機二廠來說，一套功能完善的工業(yè)網絡系統(tǒng)對于提高整個工廠運營的需求也就呼之欲出了，在此基礎上，GE Fanuc 承接了發(fā)動機二廠工業(yè)網絡系統(tǒng)的整體實施工作。
客戶需求
奇瑞發(fā)動機二廠包括全廠由缸體、框架、缸蓋，連桿，曲軸，凸輪軸，和裝試等七條生產線組成。設備類型有SIEMENS 840D CNC，S7-300 PLC，MAZAK 640M CNC，F(xiàn)ANUC CNC 和以PC 為主的檢測設備，控制設備數(shù)超過100臺。除裝配線之外的其它六條線的網絡系統(tǒng)都在此次工業(yè)網絡系統(tǒng)范圍之內，裝配線系統(tǒng)由其本身的供應商自己集成。
每條生產線都需設置線端工控機，采集并管理本線的生產和報警信息。此外在發(fā)動機二廠辦公室區(qū)域還需設置中央監(jiān)控室，放置廠級服務器，此服務器與線端工控機（包括裝試線工控機）需要通過以太網相連，采集所有現(xiàn)場設備的必要數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)集中管理。服務器集中管理生產現(xiàn)場各種工藝加工設備，并將各線工控機的數(shù)據(jù)采集上來，服務器向下通過以太網接口將整個車間連接成網絡。需要實現(xiàn)的功能主要包括：生產線狀態(tài)、機床狀態(tài)、零件統(tǒng)計、報警分析、生產效率分析、數(shù)據(jù)保存等。
解決方案
1 系統(tǒng)概述
奇瑞發(fā)動機二廠的工業(yè)網絡系統(tǒng)覆蓋了缸體、框架、缸蓋，連桿，曲軸，凸輪軸等六條加工線以及連接裝試線的生產監(jiān)控系統(tǒng)，GE Fanuc 所承接的工業(yè)網絡系統(tǒng)項目包括需求分析、詳細設計、系統(tǒng)開發(fā)、設備采購、機柜制造、現(xiàn)場安裝、系統(tǒng)調試、項目培訓和文檔開發(fā)。
GE Fanuc 實施的工業(yè)網絡系統(tǒng)是建立在GE Fanuc 的Proficy 軟件模塊和歷經考驗的控制技術基礎上的，該系統(tǒng)具有一個分布式的客戶機/服務器體系結構。網絡中的不同服務器節(jié)點不需要額外的配置或編程、就可以共享數(shù)據(jù)信息。從用戶的角度來看，整個系統(tǒng)（包括網絡、服務器節(jié)點和終端）是一個虛擬的完整系統(tǒng)。系統(tǒng)結構如下圖所示：
工業(yè)網絡系統(tǒng)硬件上采用兩層網絡結構，頂層的企業(yè)&數(shù)據(jù)庫服務器采用TCP/IP 以太網將各生產線的數(shù)據(jù)采集站、操作員站、LED 顯示板相連，并同時與整個車間和辦公以太網進行連接，使所有支持以太網接口的終端構筑在同一平臺上，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐〞承浴５诙油ㄟ^生產線的數(shù)據(jù)采集站也采用TCP/IP 以太網向下連接各生產線上的CNC、PLC和檢測設備。
——企業(yè)&數(shù)據(jù)庫服務器位于中央控制室，負責存儲從各生產線上采集的數(shù)據(jù)，以及設備監(jiān)控畫面的開發(fā)，報表開發(fā)及質量監(jiān)控。
——線端數(shù)據(jù)采集站，負責采集并管理各生產線的生產和報警信息。在六條生產線上均設置線端數(shù)據(jù)采集站。
——維修計算機用來對企業(yè)&數(shù)據(jù)庫服務器上開發(fā)的畫面進行瀏覽，為維修工作人員提供參考數(shù)據(jù)。
2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流
工業(yè)網絡系統(tǒng)軟件平臺基于Microsoft Windows 2003/2000 操作系統(tǒng)，采用GE Fanuc 的Proficy HMI / SCADA –CIMPLICITY 軟件，以完成采集現(xiàn)場設備層的數(shù)據(jù)的任務，并將這些信息通過SQL 2000 數(shù)據(jù)庫進行存取，用以進行數(shù)據(jù)處理和報表查詢。系統(tǒng)數(shù)據(jù)流如下圖所示：
3 系統(tǒng)網絡設計
奇瑞發(fā)動機二廠主要生產和裝配發(fā)動機部件，生產廠房為單層結構，因此布線系統(tǒng)主要包括廠房內連接每個生產工藝節(jié)點的環(huán)形光纖骨干，廠房內從每個生產工藝節(jié)點到最終工控設備之間的超五類屏蔽雙絞線。GE Fanuc 采用的設計思路和網絡結構完全依據(jù)上述要求，力爭使系統(tǒng)配置更具超前性，并且更加合理和經濟。
奇瑞發(fā)動機二廠工業(yè)網絡主要為獨立的生產工業(yè)網絡，主要提供各生產設備的通訊連接，其應用特點是通訊量有限，但是可靠性要求比較高，同時網絡設備的安裝環(huán)境和工作環(huán)境相對較差，工作溫度范圍大，電磁干擾強。因此，對網絡設備的要求與普通的網絡設備不同。
工業(yè)網絡的整個布線系統(tǒng)只提供數(shù)字通訊，網絡連接為100 Mbps，端口采用標準8 芯RJ45 插口，采用超五類插座用于百兆數(shù)據(jù)傳輸連接。車間骨干網絡采用光纖環(huán)形拓撲結構，使用HIRSCHMANN 的RS2 工業(yè)交換機，形成完整的HIRER-RING 拓撲結構。車間設備的分支網絡采用Allied Telesis 交換機組成，這些網絡交換機分布在發(fā)動機車間各生產線，機床設備中的CNC 和PLC通過雙絞線連接到附近的交換機。
4 工業(yè)網絡系統(tǒng)功能介紹
工業(yè)網絡系統(tǒng)從功能上講，包含了以下六大功能：
——設備聯(lián)網
——生產線和設備監(jiān)控
——產量記數(shù)
——OEE和停機時間統(tǒng)計
——SPC管理
——統(tǒng)計分析報表
4.1 生產線設備的聯(lián)網
奇瑞發(fā)動機二廠的生產設備中由于控制設備的品牌較多，控制接口協(xié)議也不統(tǒng)一，并且有一些非標控制器設備（如測量設備），而且生產線設備的聯(lián)網對于系統(tǒng)的成功關系重大，針對這一現(xiàn)狀，GE Fanuc 在系統(tǒng)中就不同的設備采用了不同的通訊方式與OEM 設備進行通訊。設備種類包括：
——MAZAK CNC設備
——FANUC CNC 設備
——SIEMENS CNC設備
——SIEMENS PLC 設備
——SPC測量裝置
4.2 生產線和設備監(jiān)控
實現(xiàn)圖形化的方式，動態(tài)顯示車間內流水線及工位的生產狀態(tài)、生產信息，為現(xiàn)場操作員提供及時信息。操作員可以通過下一級畫面（機加工或分裝線的區(qū)域）查看更詳細的信息，動態(tài)顯示操作/設備的狀態(tài)，如運行或故障，堵塞或待料，高于或低于設定循環(huán)時間等。
4.3 生產線產量記數(shù)
實現(xiàn)以生產小時為單位的產量計數(shù)以及該班次的目標累計產量。通過顏色動畫顯示產量與目標的差異（超過目標產量為綠色，低于目標產量為紅色）。顯示該班次當前累計產量，目標產量及預測到該班次結
