一、 引言

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

　　SCHULER自動化壓機(jī)線的控制設(shè)備采用先進(jìn)的西門子控制設(shè)備,，整個自動化控制網(wǎng)絡(luò)分為兩級,，第一級為基礎(chǔ)自動化網(wǎng)絡(luò),，它主要包括現(xiàn)場層 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)；第二級為服務(wù)器控制管理層網(wǎng)絡(luò),。

　　SCHULER壓機(jī)線的整個工業(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),、總線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)組合而成,。

　　二、基礎(chǔ)自動化網(wǎng)絡(luò)

　　2.1 現(xiàn)場層網(wǎng)絡(luò)

　　SCHULER 壓機(jī)線現(xiàn)場層控制采用PLC和PROFIBUS現(xiàn)場總線控制,。每個壓機(jī)單元和機(jī)械化單元各采用獨(dú)立的PLC控制,，PLC采用西門子S5-115U可編程控制器，整條壓機(jī)線共使用了12個PLC進(jìn)行控制,。

　　2.1.1 PLC H1 網(wǎng)絡(luò)

　　服務(wù)器與現(xiàn)場層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DDF（動態(tài)數(shù)據(jù)交換）來進(jìn)行,。
使用光纖網(wǎng)不僅滿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

　　 PLC與現(xiàn)場設(shè)備的通迅采用西門子公司的PROFIBUS－DP現(xiàn)場總線,，PROFIBUS－DP總線是一種全分布式現(xiàn)場總線型現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)，它通過ET200分布式輸入／輸出系統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信,。單個分散的現(xiàn)場設(shè)備通過PROFIBUS總線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)場的全分布網(wǎng)絡(luò)集成式新型控制系統(tǒng),，它大大簡化了現(xiàn)場布線并節(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)出請求時才能與主棧進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

　　 在本控制系統(tǒng)的PROFIBUS現(xiàn)場總線中，內(nèi)置總線接口控制板IM308-C的PLC作為總線的主棧,，ET200 輸入／輸出模塊作為總線的從棧,，總線傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線，PLC通過PROFIBUS-DP實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(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：每個壓機(jī)單元各附有前后2個操作員工作站,，SCHULER自動化壓機(jī)線共有12個操作員工作站,，工作站內(nèi)置3COM網(wǎng)卡通過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模塊通過雙絞線與HUB（中央集線器）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)界面的畫面組態(tài)采用西門子公司的SIMATIC WinCC 4 .0工控組態(tài)軟件,。 SIMATIC WinCC（Windows Control Center）是西門子公司開發(fā)的全32位的分布自動化控制組態(tài)軟件，WinCC 作為一個監(jiān)控組態(tài)軟件具有強(qiáng)大功能以及高度開放性,，可使用戶設(shè)計出界面良好的,、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,，可大為縮短開發(fā)生成過程軟件包的時間,。WinCC軟件主要包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)管理2個基本功能。數(shù)據(jù)采集是指從現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)處理,，采集主要由作為現(xiàn)場控制站的PLC完成,。數(shù)據(jù)管理是把從現(xiàn)場得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后并把它送到服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫以及由數(shù)據(jù)庫訪問函數(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)化查詢語言）Server（數(shù)據(jù)庫服務(wù)器），它包括有運(yùn)行數(shù)據(jù)庫和工程數(shù)據(jù)庫?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)經(jīng)PLC通過服務(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,；所有的模具及生產(chǎn)數(shù)據(jù)都儲存在SQL服務(wù)器的工程數(shù)據(jù)庫中,，SQL服務(wù)器經(jīng)過以太網(wǎng)連接到生產(chǎn)線的WinCC操作員站上，模具生產(chǎn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場數(shù)據(jù)在服務(wù)器或操作員站上以圖形方式顯示出來,，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控,。在生產(chǎn)時，模具作業(yè)在選定后,，WinCC操作站收到從SQL服務(wù)器來的模具生產(chǎn)所需要的生產(chǎn)數(shù)據(jù),，然后啟動生產(chǎn)過程,。數(shù)據(jù)庫總計可存有1000套模具數(shù)據(jù)，隨時可以檢索,。

　　 操作人員通過分別設(shè)在沖壓線6個壓機(jī)單元上的12個操作員站的WinCC人機(jī)界面可以監(jiān)視每個壓機(jī)單元及機(jī)械化單元的工作狀態(tài)及故障報警顯示,，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)線服務(wù)器通過10BASE-T中央集線器（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

　　 服務(wù)器與操作員站采用服務(wù)器／客戶機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行通訊。服務(wù)器的操作平臺是WinNT Server 4.0中文操作系統(tǒng),，操作員站的操作平臺是 Win NT Workstation 4 .0中文操作系統(tǒng),。WinNT操作平臺具有安全性、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)器安全對保障整個壓機(jī)線工業(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)化查詢語言）Server（數(shù)據(jù)庫服務(wù)器）,，它包括有運(yùn)行數(shù)據(jù)庫和工程數(shù)據(jù)庫。現(xiàn)場數(shù)據(jù)經(jīng)PLC通過服務(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；所有的模具及生產(chǎn)數(shù)據(jù)都儲存在SQL服務(wù)器的工程數(shù)據(jù)庫中,，SQL服務(wù)器經(jīng)過以太網(wǎng)連接到生產(chǎn)線的WinCC操作員站上,，模具生產(chǎn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場數(shù)據(jù)在服務(wù)器或操作員站上以圖形方式顯示出來，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控,。在生產(chǎn)時,，模具作業(yè)在選定后，WinCC操作站收到從SQL服務(wù)器來的模具生產(chǎn)所需要的生產(chǎn)數(shù)據(jù),，然后啟動生產(chǎn)過程,。數(shù)據(jù)庫總計可存有1000套模具數(shù)據(jù)，隨時可以檢索,。

　　 操作人員通過分別設(shè)在沖壓線6個壓機(jī)單元上的12個操作員站的WinCC人機(jī)界面可以監(jiān)視每個壓機(jī)單元及機(jī)械化單元的工作狀態(tài)及故障報警顯示,，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)線服務(wù)器通過10BASE-T中央集線器（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

　　 服務(wù)器與操作員站采用服務(wù)器／客戶機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行通訊,。服務(wù)器的操作平臺是WinNT Server 4.0中文操作系統(tǒng)，操作員站的操作平臺是 Win NT Workstation 4 .0中文操作系統(tǒng),。WinNT操作平臺具有安全性,、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)器安全對保障整個壓機(jī)線工業(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)化查詢語言）Server（數(shù)據(jù)庫服務(wù)器）,，它包括有運(yùn)行數(shù)據(jù)庫和工程數(shù)據(jù)庫?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)經(jīng)PLC通過服務(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；所有的模具及生產(chǎn)數(shù)據(jù)都儲存在SQL服務(wù)器的工程數(shù)據(jù)庫中,，SQL服務(wù)器經(jīng)過以太網(wǎng)連接到生產(chǎn)線的WinCC操作員站上,，模具生產(chǎn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場數(shù)據(jù)在服務(wù)器或操作員站上以圖形方式顯示出來，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控,。在生產(chǎn)時,，模具作業(yè)在選定后，WinCC操作站收到從SQL服務(wù)器來的模具生產(chǎn)所需要的生產(chǎn)數(shù)據(jù),，然后啟動生產(chǎn)過程,。數(shù)據(jù)庫總計可存有1000套模具數(shù)據(jù)，隨時可以檢索,。

　　 操作人員通過分別設(shè)在沖壓線6個壓機(jī)單元上的12個操作員站的WinCC人機(jī)界面可以監(jiān)視每個壓機(jī)單元及機(jī)械化單元的工作狀態(tài)及故障報警顯示,，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)線服務(wù)器通過10BASE-T中央集線器（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

　　 服務(wù)器與操作員站采用服務(wù)器／客戶機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行通訊。服務(wù)器的操作平臺是WinNT Server 4.0中文操作系統(tǒng),，操作員站的操作平臺是 Win NT Workstation 4 .0中文操作系統(tǒng),。WinNT操作平臺具有安全性、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)器安全對保障整個壓機(jī)線工業(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（磁盤陣列）技術(shù),。

服務(wù)器采用DPT-RS3W RAID（磁盤陣列）站,，外置的RAID硬盤柜把所有的RAID處理智能化統(tǒng)一到嵌在外置磁盤子系統(tǒng)的控制器中，全部的子系統(tǒng)通過一個 SCSI 控制器聯(lián)到主機(jī)上,，RAID磁盤柜包括有3個硬盤：2個為鏡像硬盤,，1個為熱備份硬盤。在服務(wù)器系統(tǒng)采用磁盤鏡像（RAID 1）技術(shù) , 服務(wù)器在處理數(shù)據(jù)時,，同樣的數(shù)據(jù)寫在兩個鏡像硬盤中 , 雖然數(shù)據(jù)冗余性較高,，但由于并行處理兩個磁盤，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，一個硬盤在工作中發(fā)生故障,，熱備份硬盤會自動替換壞的硬盤,，并且數(shù)據(jù)立刻從鏡像硬盤拷貝到熱備份硬盤上，系統(tǒng)在熱備份硬盤上自動進(jìn)行重建,，從而磁盤陣列得到恢復(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)對壓機(jī)線的生產(chǎn)控制,，壓機(jī)線安裝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)計劃,，系統(tǒng)通過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，并將獲得信息自動進(jìn)行統(tǒng)計歸類,，從而獲得壓機(jī)線產(chǎn)量,、生產(chǎn)時間、故障內(nèi)容及時間的內(nèi)容,，為車間生產(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是一個由賽門鐵克公司出品的 32 位雙機(jī)互連工具,，運(yùn)行于 Win NT 平臺之下,，它可以通過網(wǎng)絡(luò)或電話線實(shí)現(xiàn)計算機(jī)的遠(yuǎn)程遙控連接,，使主控方能使用被控制方計算機(jī)的程序，同時還可以在兩臺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

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