一、 引言

　　上海大眾汽車(chē)有限公司引進(jìn)的德國(guó)SCHULER 6000KN大型自動(dòng)化沖壓線(xiàn)主要用來(lái)生產(chǎn)PASSAT轎車(chē)4門(mén)2蓋等中型沖壓件，平均沖次可達(dá) 6.7次/分鐘。SCHULER沖壓線(xiàn)主要由6個(gè)壓機(jī)單元和6個(gè)機(jī)械化單元組成，壓機(jī)單元主要用來(lái)進(jìn)行料片沖壓，機(jī)械化單元主要采用吸盤(pán)方式進(jìn)行料片拆垛、壓機(jī)之間料片傳送等任務(wù)。

　　SCHULER自動(dòng)化壓機(jī)線(xiàn)的控制設(shè)備采用先進(jìn)的西門(mén)子控制設(shè)備，整個(gè)自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)分為兩級(jí)，第一級(jí)為基礎(chǔ)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，它主要包括現(xiàn)場(chǎng)層 SIEMENS 可編程控制器SIMATIC H1網(wǎng)絡(luò)和操作員工作站W(wǎng)INCC網(wǎng)絡(luò)；第二級(jí)為服務(wù)器控制管理層網(wǎng)絡(luò)。

　　SCHULER壓機(jī)線(xiàn)的整個(gè)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)較為復(fù)雜，由環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、總線(xiàn)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類(lèi)型的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)組合而成。

　　二、基礎(chǔ)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)

　　2.1 現(xiàn)場(chǎng)層網(wǎng)絡(luò)

　　SCHULER 壓機(jī)線(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)層控制采用PLC和PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制。每個(gè)壓機(jī)單元和機(jī)械化單元各采用獨(dú)立的PLC控制，PLC采用西門(mén)子S5-115U可編程控制器，整條壓機(jī)線(xiàn)共使用了12個(gè)PLC進(jìn)行控制。

　　2.1.1 PLC H1 網(wǎng)絡(luò)

　　服務(wù)器與現(xiàn)場(chǎng)層PLC通訊采用SIMATIC H1以太網(wǎng)絡(luò)，CSMA/CD協(xié)議，光纜介質(zhì)，通信速率為10Mbps，環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。每單元PLC都配置有CP1430通訊模塊，通過(guò)相應(yīng)的OLM（光電轉(zhuǎn)換模塊）上網(wǎng)通訊，服務(wù)器內(nèi)置CP1413通訊模塊通過(guò)第一單元OLM模塊與PLC H1網(wǎng)通訊。在此服務(wù)器起到參數(shù)的上傳／下送作用，它與PLC之間的數(shù)據(jù)交換通過(guò)DDF（動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換）來(lái)進(jìn)行。
使用光纖網(wǎng)不僅滿(mǎn)足了高速大容量的數(shù)據(jù)交換，也大大增強(qiáng)了抗外界電磁場(chǎng)干擾以及抗泄漏的性能，環(huán)形結(jié)構(gòu)的好處是一旦光纖網(wǎng)鏈路發(fā)生斷裂，仍可保持通信；此外，它完全與電位無(wú)關(guān)地運(yùn)行，不必花費(fèi)昂貴的等電位連接費(fèi)用，且大大增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

　　 2.1.2 PROFIBUS 總線(xiàn)

　　 PLC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的通迅采用西門(mén)子公司的PROFIBUS－DP現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，PROFIBUS－DP總線(xiàn)是一種全分布式現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)型現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)，它通過(guò)ET200分布式輸入／輸出系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信。單個(gè)分散的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過(guò)PROFIBUS總線(xiàn)連接成可以相互溝通信息、共同完成控制任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，形成控制功能徹底下放到現(xiàn)場(chǎng)的全分布網(wǎng)絡(luò)集成式新型控制系統(tǒng)，它大大簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)布線(xiàn)并節(jié)省了安裝費(fèi)用。

　　 ET200分布式輸入／輸出系統(tǒng)采用主棧和從棧結(jié)構(gòu) , 主棧在總線(xiàn)上向從棧發(fā)送數(shù)據(jù)并向從棧索取數(shù)據(jù) , 從棧只有當(dāng)主棧發(fā)出請(qǐng)求時(shí)才能與主棧進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

　　 在本控制系統(tǒng)的PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)中，內(nèi)置總線(xiàn)接口控制板IM308-C的PLC作為總線(xiàn)的主棧，ET200 輸入／輸出模塊作為總線(xiàn)的從棧，總線(xiàn)傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線(xiàn)，PLC通過(guò)PROFIBUS-DP實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制。

　　 2.2 操作員工作站W(wǎng)inCC網(wǎng)絡(luò)

　　 操作員工作站通信網(wǎng)絡(luò)采用10BASE-T以太網(wǎng)，TCP/IP開(kāi)放協(xié)議，光纜介質(zhì)，通信速率為10Mbps ，環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具體配置為：每個(gè)壓機(jī)單元各附有前后2個(gè)操作員工作站，SCHULER自動(dòng)化壓機(jī)線(xiàn)共有12個(gè)操作員工作站，工作站內(nèi)置3COM網(wǎng)卡通過(guò)TPTR（以太網(wǎng)接口）及相應(yīng)的 OLM（光電轉(zhuǎn)換模塊）模塊與以太網(wǎng)通訊，第一單元的OLM模塊通過(guò)雙絞線(xiàn)與HUB（中央集線(xiàn)器）相連，服務(wù)器內(nèi)置3COM網(wǎng)卡與HUB相連，從而實(shí)現(xiàn)服務(wù)器與操作員工作站以太網(wǎng)絡(luò)的通訊。

　　 2.2.1 WinCC 組態(tài)軟件

　　 操作員站的人機(jī)界面的畫(huà)面組態(tài)采用西門(mén)子公司的SIMATIC WinCC 4 .0工控組態(tài)軟件。 SIMATIC WinCC（Windows Control Center）是西門(mén)子公司開(kāi)發(fā)的全32位的分布自動(dòng)化控制組態(tài)軟件，WinCC 作為一個(gè)監(jiān)控組態(tài)軟件具有強(qiáng)大功能以及高度開(kāi)放性，可使用戶(hù)設(shè)計(jì)出界面良好的、功能完善的監(jiān)控系統(tǒng)；且由于它能在Windows標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下利用各Windows 的便利功能，可大為縮短開(kāi)發(fā)生成過(guò)程軟件包的時(shí)間。WinCC軟件主要包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)管理2個(gè)基本功能。數(shù)據(jù)采集是指從現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)處理，采集主要由作為現(xiàn)場(chǎng)控制站的PLC完成。數(shù)據(jù)管理是把從現(xiàn)場(chǎng)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后并把它送到服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)以及由數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)函數(shù)讀取數(shù)據(jù)然后再送到應(yīng)用中去。
2.2.2 WinCC網(wǎng)絡(luò)

　　 在本系統(tǒng)中，服務(wù)器作為WinCC的Server，也作為SQL（結(jié)構(gòu)化查詢(xún)語(yǔ)言）Server（數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器），它包括有運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)和工程數(shù)據(jù)庫(kù)。現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)經(jīng)PLC通過(guò)服務(wù)器送到WinCC中進(jìn)行采集和管理，經(jīng)處理后，送到服務(wù)器的運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)；所有的模具及生產(chǎn)數(shù)據(jù)都儲(chǔ)存在SQL服務(wù)器的工程數(shù)據(jù)庫(kù)中，SQL服務(wù)器經(jīng)過(guò)以太網(wǎng)連接到生產(chǎn)線(xiàn)的WinCC操作員站上，模具生產(chǎn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)在服務(wù)器或操作員站上以圖形方式顯示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。在生產(chǎn)時(shí)，模具作業(yè)在選定后，WinCC操作站收到從SQL服務(wù)器來(lái)的模具生產(chǎn)所需要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，然后啟動(dòng)生產(chǎn)過(guò)程。數(shù)據(jù)庫(kù)總計(jì)可存有1000套模具數(shù)據(jù)，隨時(shí)可以檢索。

　　 操作人員通過(guò)分別設(shè)在沖壓線(xiàn)6個(gè)壓機(jī)單元上的12個(gè)操作員站的WinCC人機(jī)界面可以監(jiān)視每個(gè)壓機(jī)單元及機(jī)械化單元的工作狀態(tài)及故障報(bào)警顯示，并可進(jìn)行模具數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及生產(chǎn)數(shù)據(jù)設(shè)定等操作。

　　 三、控制管理層網(wǎng)絡(luò)

　　 壓機(jī)線(xiàn)服務(wù)器通過(guò)10BASE-T中央集線(xiàn)器（HUB）與路由器（ROUTER）及操作員站以太網(wǎng)和PMS（壓機(jī)生產(chǎn)管理系統(tǒng)）連成控制管理層星形網(wǎng)絡(luò)。

　　 3.1 網(wǎng)絡(luò)操作平臺(tái)

　　 服務(wù)器與操作員站采用服務(wù)器／客戶(hù)機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行通訊。服務(wù)器的操作平臺(tái)是WinNT Server 4.0中文操作系統(tǒng)，操作員站的操作平臺(tái)是 Win NT Workstation 4 .0中文操作系統(tǒng)。WinNT操作平臺(tái)具有安全性、可靠性、多任務(wù)性等特點(diǎn)，并具有較好的軟件兼容性，支持絕大多數(shù)Windows應(yīng)用軟件，為用戶(hù)的工作提供很大的便利。

　　 3.2 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

　　 服務(wù)器作為SCHULER壓機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)的中樞，服務(wù)器安全對(duì)保障整個(gè)壓機(jī)線(xiàn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全具有十分重要的意義，服務(wù)器采用硬件RAID（磁盤(pán)陣列）技術(shù)。

2.2.2 WinCC網(wǎng)絡(luò)

　　 在本系統(tǒng)中，服務(wù)器作為WinCC的Server，也作為SQL（結(jié)構(gòu)化查詢(xún)語(yǔ)言）Server（數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器），它包括有運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)和工程數(shù)據(jù)庫(kù)。現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)經(jīng)PLC通過(guò)服務(wù)器送到WinCC中進(jìn)行采集和管理，經(jīng)處理后，送到服務(wù)器的運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)；所有的模具及生產(chǎn)數(shù)據(jù)都儲(chǔ)存在SQL服務(wù)器的工程數(shù)據(jù)庫(kù)中，SQL服務(wù)器經(jīng)過(guò)以太網(wǎng)連接到生產(chǎn)線(xiàn)的WinCC操作員站上，模具生產(chǎn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)在服務(wù)器或操作員站上以圖形方式顯示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。在生產(chǎn)時(shí)，模具作業(yè)在選定后，WinCC操作站收到從SQL服務(wù)器來(lái)的模具生產(chǎn)所需要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，然后啟動(dòng)生產(chǎn)過(guò)程。數(shù)據(jù)庫(kù)總計(jì)可存有1000套模具數(shù)據(jù)，隨時(shí)可以檢索。

　　 操作人員通過(guò)分別設(shè)在沖壓線(xiàn)6個(gè)壓機(jī)單元上的12個(gè)操作員站的WinCC人機(jī)界面可以監(jiān)視每個(gè)壓機(jī)單元及機(jī)械化單元的工作狀態(tài)及故障報(bào)警顯示，并可進(jìn)行模具數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及生產(chǎn)數(shù)據(jù)設(shè)定等操作。

　　 三、控制管理層網(wǎng)絡(luò)

　　 壓機(jī)線(xiàn)服務(wù)器通過(guò)10BASE-T中央集線(xiàn)器（HUB）與路由器（ROUTER）及操作員站以太網(wǎng)和PMS（壓機(jī)生產(chǎn)管理系統(tǒng)）連成控制管理層星形網(wǎng)絡(luò)。

　　 3.1 網(wǎng)絡(luò)操作平臺(tái)

　　 服務(wù)器與操作員站采用服務(wù)器／客戶(hù)機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行通訊。服務(wù)器的操作平臺(tái)是WinNT Server 4.0中文操作系統(tǒng)，操作員站的操作平臺(tái)是 Win NT Workstation 4 .0中文操作系統(tǒng)。WinNT操作平臺(tái)具有安全性、可靠性、多任務(wù)性等特點(diǎn)，并具有較好的軟件兼容性，支持絕大多數(shù)Windows應(yīng)用軟件，為用戶(hù)的工作提供很大的便利。

　　 3.2 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

　　 服務(wù)器作為SCHULER壓機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)的中樞，服務(wù)器安全對(duì)保障整個(gè)壓機(jī)線(xiàn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全具有十分重要的意義，服務(wù)器采用硬件RAID（磁盤(pán)陣列）技術(shù)。
2.2.2 WinCC網(wǎng)絡(luò)

　　 在本系統(tǒng)中，服務(wù)器作為WinCC的Server，也作為SQL（結(jié)構(gòu)化查詢(xún)語(yǔ)言）Server（數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器），它包括有運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)和工程數(shù)據(jù)庫(kù)。現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)經(jīng)PLC通過(guò)服務(wù)器送到WinCC中進(jìn)行采集和管理，經(jīng)處理后，送到服務(wù)器的運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)；所有的模具及生產(chǎn)數(shù)據(jù)都儲(chǔ)存在SQL服務(wù)器的工程數(shù)據(jù)庫(kù)中，SQL服務(wù)器經(jīng)過(guò)以太網(wǎng)連接到生產(chǎn)線(xiàn)的WinCC操作員站上，模具生產(chǎn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)在服務(wù)器或操作員站上以圖形方式顯示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。在生產(chǎn)時(shí)，模具作業(yè)在選定后，WinCC操作站收到從SQL服務(wù)器來(lái)的模具生產(chǎn)所需要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，然后啟動(dòng)生產(chǎn)過(guò)程。數(shù)據(jù)庫(kù)總計(jì)可存有1000套模具數(shù)據(jù)，隨時(shí)可以檢索。

　　 操作人員通過(guò)分別設(shè)在沖壓線(xiàn)6個(gè)壓機(jī)單元上的12個(gè)操作員站的WinCC人機(jī)界面可以監(jiān)視每個(gè)壓機(jī)單元及機(jī)械化單元的工作狀態(tài)及故障報(bào)警顯示，并可進(jìn)行模具數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及生產(chǎn)數(shù)據(jù)設(shè)定等操作。

　　 三、控制管理層網(wǎng)絡(luò)

　　 壓機(jī)線(xiàn)服務(wù)器通過(guò)10BASE-T中央集線(xiàn)器（HUB）與路由器（ROUTER）及操作員站以太網(wǎng)和PMS（壓機(jī)生產(chǎn)管理系統(tǒng)）連成控制管理層星形網(wǎng)絡(luò)。

　　 3.1 網(wǎng)絡(luò)操作平臺(tái)

　　 服務(wù)器與操作員站采用服務(wù)器／客戶(hù)機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行通訊。服務(wù)器的操作平臺(tái)是WinNT Server 4.0中文操作系統(tǒng)，操作員站的操作平臺(tái)是 Win NT Workstation 4 .0中文操作系統(tǒng)。WinNT操作平臺(tái)具有安全性、可靠性、多任務(wù)性等特點(diǎn)，并具有較好的軟件兼容性，支持絕大多數(shù)Windows應(yīng)用軟件，為用戶(hù)的工作提供很大的便利。

　　 3.2 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

　　 服務(wù)器作為SCHULER壓機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)的中樞，服務(wù)器安全對(duì)保障整個(gè)壓機(jī)線(xiàn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全具有十分重要的意義，服務(wù)器采用硬件RAID（磁盤(pán)陣列）技術(shù)。

服務(wù)器采用DPT-RS3W RAID（磁盤(pán)陣列）站，外置的RAID硬盤(pán)柜把所有的RAID處理智能化統(tǒng)一到嵌在外置磁盤(pán)子系統(tǒng)的控制器中，全部的子系統(tǒng)通過(guò)一個(gè) SCSI 控制器聯(lián)到主機(jī)上，RAID磁盤(pán)柜包括有3個(gè)硬盤(pán)：2個(gè)為鏡像硬盤(pán)，1個(gè)為熱備份硬盤(pán)。在服務(wù)器系統(tǒng)采用磁盤(pán)鏡像（RAID 1）技術(shù) , 服務(wù)器在處理數(shù)據(jù)時(shí)，同樣的數(shù)據(jù)寫(xiě)在兩個(gè)鏡像硬盤(pán)中 , 雖然數(shù)據(jù)冗余性較高，但由于并行處理兩個(gè)磁盤(pán)，數(shù)據(jù)傳輸速率高，并提供了數(shù)據(jù)的高可信度；若工作中，一個(gè)硬盤(pán)在工作中發(fā)生故障，熱備份硬盤(pán)會(huì)自動(dòng)替換壞的硬盤(pán)，并且數(shù)據(jù)立刻從鏡像硬盤(pán)拷貝到熱備份硬盤(pán)上，系統(tǒng)在熱備份硬盤(pán)上自動(dòng)進(jìn)行重建，從而磁盤(pán)陣列得到恢復(fù)，這樣就大大提高了服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，保障了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

　　 3.3 PMS系統(tǒng)

　　 為了更好實(shí)現(xiàn)對(duì)壓機(jī)線(xiàn)的生產(chǎn)控制，壓機(jī)線(xiàn)安裝PMS系統(tǒng)（Rress Management System壓機(jī)生產(chǎn)管理系統(tǒng)），用于跟蹤壓機(jī)的生產(chǎn)情況及制定生產(chǎn)計(jì)劃，系統(tǒng)通過(guò)CP1413網(wǎng)卡與PLC H1網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，從PLC中獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將獲得信息自動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)歸類(lèi)，從而獲得壓機(jī)線(xiàn)產(chǎn)量、生產(chǎn)時(shí)間、故障內(nèi)容及時(shí)間的內(nèi)容，為車(chē)間生產(chǎn)調(diào)度和管理提供參考。

　　 3.4 遠(yuǎn)程診斷

　　 服務(wù)器上裝有PC Anywhere遠(yuǎn)程控制軟件及ISDN系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程診斷功能。PC Anywhere是一個(gè)由賽門(mén)鐵克公司出品的 32 位雙機(jī)互連工具，運(yùn)行于 Win NT 平臺(tái)之下，它可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或電話(huà)線(xiàn)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程遙控連接，使主控方能使用被控制方計(jì)算機(jī)的程序，同時(shí)還可以在兩臺(tái)PC 間傳送數(shù)據(jù)。

　　 由于遠(yuǎn)程診斷數(shù)據(jù)交換量較大，服務(wù)器接入Internet采用Router（路由器）連接ISDN（綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)）系統(tǒng)方式進(jìn)行，ISDN數(shù)據(jù)傳輸速率較高，可達(dá)128kbps，保證了遠(yuǎn)程診斷的順利進(jìn)行。

　　 四、結(jié)束語(yǔ)

　　 SCHULER自動(dòng)化壓機(jī)線(xiàn)的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)采用了許多較新的技術(shù)，壓機(jī)線(xiàn)正常生產(chǎn)以來(lái)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行十分穩(wěn)定 ，保證了壓機(jī)線(xiàn)的高效生產(chǎn)。SCHULER壓機(jī)自動(dòng)化線(xiàn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)于國(guó)內(nèi)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及應(yīng)用也有許多參考之處。