GE FANUC 9070PLC在上海通用汽车公司北盛QAS系统中的应用

　　上海通用汽车有限公司（以下简称SGM）是由上海汽车工业（集团）总公司和美国通用汽车公司共同出资组建的、迄今为止国内最大的中美合资制造企业。作为轿车生产商和全面的销售服务提供者，SGM始终致力于中国汽车产业的振兴和发展，并不断为用户提供体现世界先进技术的高质量产品和快捷高效的产品服务。继生产和销售别克GL、别克GLX、别克新世纪三款轿车之后，SGM又推出了与别克轿车共线生产的别克GL8公务商务旅行车、赛欧紧凑型轿车，其产品体现了当今世界先进技术和质量标准。SGM不但引进了国际上最先进汽车制造工艺和设备，而且同时引进了通用汽车公司先进的管理方法。在国内取得长足发展的同时，SGM还积极拓展国际市场、开展国际合作和参与国际竞争，成功实现了别克GL10公务商务旅行车的出口，实现了中国中高档轿车出口首次真正的零的突破。

　　上海通用汽车有限公司的目标就是：建立一套完整的、具有世界先进水平的信息系统，将企业的物流、资金流和信息流统一起来进行管理，对企业所拥有的人力、资金、材料、设备、生产技术、信息和时间等各项资源进行综合平衡和充分考虑，最大限度地利用企业的现有资源取得更大的经济效益，科学有效地管理企业人、财、物、产、供、销等各项具体业务工作。并逐渐向电子商务方向发展。

　　SGM北盛是上海通用汽车公司在沈阳的生产基地，此次项目的目的就是要在SGM沈阳厂区的总装、车身及油漆车间分别设计、制造和安装一套QAS系统，以更好更好地支持上海通用汽车有限公司业务快速发展的要求。

　　QAS系统全称为质量ANDON系统，是利用声音和视觉显示当前生产线工作状态的信息系统。它提醒与某个工位上所发生的问题相关的组员，班组长，维修人员和管理人员及时作出响应。作为一种寻求帮助的工具。QAS具有请求帮助、防错和传递信息的功能。QAS系统的质量管理功能支持同步生产的原则，即制造产品时采用在线维修的方法而不是采用制造完成后维修的方法。QAS的质量管理功能让每一个操作员有能力完成他们对制造产品的贡献，防止质量问题传到下一个工位。当问题在操作员的工位内解决了，生产线重新运行。

　　项目包括系统初步设计，系统详细设计，设备采购，制造安装和调试。项目也包括系统所需的所有网络及总线电缆及其桥架、系统所需电源设施。对系统使用、维护和管理的培训以及递交符合SGM系统开发规范的整套项目文档也是项目的一部分。

2 客户需求

　　Andon，也称“暗灯”、“安灯”等，原为日语的音译，日语的意思为“灯”、“灯笼”。我们现在的Andon系统不仅仅是“灯光”，而是一个声光的、多重的、多媒体的自动化控制系统。它是一套专门为汽车生产、装配线设计的信息管理和控制系统，已经成为汽车生产线完整的一部分，系统能够收集生产线上有关设备及质量管理的信息，加以处理后，控制分布于车间各处的灯光和声音报警系统。Andon系统现已成为汽车行业的一个标准设备。在汽车四大工艺车间中的总装、车身（焊装）、涂装中广泛被使用。

　　质量ANDON系统支持在保证产品质量的前提下、同步制造产品的原理，即采用在生产过程中及时解决产品的质量问题，而不是在产品制造的最后质检工序中解决产品的质量问题。质量ANDON系统提示每一个操作员在其工位上完成产品制造的正确工序，防止将制造中的过失传递到下一工序。

　　质量ANDON系统由可编程控制器为核心，通过PROFIBUS和AS-I现场总线连接分布在生产现场的各个传感器、拉杆信号、ANDON显示板而构成。

　　质量ANDON系统的功能简述如下：

　　· 在相应的工位安装拉杆/拉绳，操作员就近拉下拉杆/拉绳发出请求帮助信号

　　· 操作员请求帮助的的信息将显示在车间特定区域的ANDON板上

　　· 对于每个工段播放特定的音乐，来提示本工段的帮助请求信息和其他质量问题

　　· 在车辆到达FPS之前，如果问题还没有解决，传送链就会停在特定的位置。当传送链停下来的时候，播放“停线”音乐。车间可以选择单一颜色或多种颜色的ANDON板。当传送链停下来的时候，单一颜色的ANDON板的某个区域会闪烁;而多色板则会变成红色

　　· 生产线开始工作之前（换班前，工间休息后，午饭后），系统会播放音乐一分钟，提示车间的所有人员生产即将开始

　　· 对于每一个拉杆/拉绳的I/O所对应的ANDON板上的显示位置和音乐曲调，系统提供柔性化的配置方法允许生产管理人员动态完成配置

　　· 显示各类计数器，如目标产量、实际产量、趋势计数器和停机时间

　　生产线上的Andon系统，允许操作者在生产过程中发生质量问题时得到帮助和支持，能够用来帮助生产线上的工人在规定生产节拍内、完成质量可靠的汽车装配任务。因此，Andon系统的主要功能就是完成生产过程中的质量自动化监控。

3 解决方案

　　3.1 系统概述

　　我们为SGM北盛每个车间设计的质量ANDON系统都是相对独立的，由以下四大部分组成：

　　1） 操作部分：在每个工位一般均设置有拉杆或按钮盒，操作人员在需要时，通过它们发出信息，以便及时得到所希望的支持和帮助。

　　2） 显示部分：为让人们通过视觉了解发生的事件。一块或几块Andon显示牌能简单、直观地反映事件信息。同时各工位的报警指示灯则表明了事件发生或有所需求之处的区域和具体位置。

　　3） 声音部分：通过声音或音乐，也可以了解到事件发生的大致地点、事件的类型、性质和该谁去处理事件等信息。另外还可以播放上下班、休息等辅助信息。

　　4） 记录部分：对生产过程中发生的拉杆事件、设备事件、操作事件等进行记录，提供给管理人员作为分析、改进、研究的依据。系统架构

　　3.2 系统结构

　　3.2.1 总装车间系统结构

　　总装车间一共有内饰线，底盘线和最终装配线三条主线和内饰分装线、底盘分装线等三条分装线，每条主线由各自的机运线控制器控制。根据现场的实际情况。我们在总装车间Andon系统在控制结构上采用了分布式控制，主控制器使用美国通用电气GEFanuc的9070系列大型PLC，向下以Profibus总线联系现场Versamax从站（I/O站、音乐箱、质量检测台）和条码扫码枪，向上通过以太网与上位工业控制计算机相联并向LED屏传送显示信息，从而构成完整的Andon控制系统。现场信号通过Profibus总线传送到主控PLC，PLC程序会根据上位机设定的参数，对信号进行一系列处理，完成对Andon系统的逻辑控制。同时，在总装车间一共有35个工位具有QCOS点，为了考虑柔性化控制的思想，我们采用AS-I现场总线将分布在现场的QCOS点和PULLCORD接入到ANDON系统中。同时通过具有PROFIBUS接口的I/O模块实现与机运线的硬连接从而实现ANDON系统与机运系统的互联。

　　在总装车间的3条主线的起始工位安装300×400mm的单色LED文本显示屏，用来显示最近5辆车的车型信息。显示屏通过以太网连接，LED屏通过以太网从AndonPLC中读取车型信息将相关信息实时显示在LED显示屏上

　　3.2.2 油漆车间质量ANDON系统的结构

　　经过现场调研，认为可以充分利用现有油漆车间的质量ANDON系统，即保留现有的所有现场按钮盒，用VERSAMAXI/O模块取代原有的FLEXI/O模块，用LED显示板替换所有的ANDON显示板。以S9030控制器为核心，通过PROFIBUS总线与分布在现场的I/O模块和音乐箱构成ANDON系统。S9030控制器通过DH+-以太网的网关与生产线PLC通讯，监控计算机通过以太网采集并向生产管理人员提供ANDON系统的配置界面和报表。同时,在油漆车间增加6个防爆按钮，分别为中涂喷房2个、色漆喷房2个、清漆喷房2个;另外需添加2个拉线开关，分别为电泳打磨下线2个，增加2个光电开关用于产量计数。

　　在油漆车间安装4块LED文本显示屏，用来显示产量信息，在喷房内的1块需要与暗灯板分开，其余3块与暗灯为一体。LED屏通过以太网从AndonPLC中读取产量信息将相关信息实时显示在LED显示屏上。

　　在现有的系统中，一共9块ANDON板和6个现场I/O箱（用来连接现场的按钮和驱动现场按钮盒的灯）。所有的ANDON板盒现场I/O箱都是用REMOTEI/O总线连接，同时，老系统的ANDONPLC采用DH+网络与机运线的生产PLC进行数据交换。

　　3.2.3 车身车间质量ANDON系统的结构

　　车身车间一共有调整线&门盖区域、底板&右侧围区域、总拼&左侧围区域三条线。根据现场的实际情况。我们在Andon系统在控制结构上采用了分布式控制，主控制器使用美国通用电气GEFanuc的9070系列大型PLC，向下以Profibus总线联系现场Versamax从站（I/O站、音乐箱），向上通过以太网与上位工业控制计算机相联并向LED屏传送显示信息，从而构成完整的Andon控制系统。现场信号通过Profibus总线传送到主控PLC，PLC程序会根据上位机设定的参数，对信号进行一系列处理，完成对Andon系统的逻辑控制。现场一共有拉线开关56个，我们考虑全部采用ASI总线，因此将所有的现有拉线开关和相应的控制信号线换成ASI总线。

　　3.2.4 系统结构图

　　3.3 系统功能

　　整个质量ANDON系统应用软件运行在Windows操作系统环境中，采用GEFanucCIMPLICITYPEHMI和CIMPLICITYSQLServer。

　　CIMPLICITYPEHMI是一套广泛用于汽车行业的人机界面监控软件，可以采集现场控制器（如：PLC）或网络中另一台运行CIMPLICITY软件的计算机中的数据，并将采集到的数据以动态画面和生产报表的形式显示在屏幕上。

　　CIMPLICITYSQLServer是一个标准的MicrosoftSQLServer数据库软件包，该软件包负责管理登录到数据库中的历史数据记录，并生成生产报表，供管理人员做进一步的分析。

　　质量ANDON系统提供了：用户管理、系统监控、系统配置、报表生成等一系列的功能。

　　系统监控应用软件是基于CIMPLICITYPE开发的典型的监控软件。它通过用户图形界面实时的显示了质量ANDON系统的运行状态，包括ANDON板的显示、车型队列显示、报警信息等。

　　系统配置应用软件是基于Windows平台开发的软件，通过它对ANDON系统的设置进行配置和更改，用户可以对质量暗灯、机运链联锁等等进行配置，指定相关的ANDON单元，质量ANDON板上被点亮的区域，音乐曲调，以及输入/输出网络地址等等。软件提供口令保护，以预防未经授权的用户更改配置。

　　当用户需要更改质量ANDON系统的设置和相关参数时，系统配置软件能在线实时完成而不需要停线，这就给用户带来极大的方便，同时也体现了GEFANUC对质量ANDON系统的柔性化设计思想。

　　系统配置软件提供了对以下功能的配置要求：

　　· 质量拉杆配置

　　· 音乐箱配置

　　· 机运链配置

　　· ANDON板配置

　　· 质量操作台配置

　　· 自动事件配置

　　· 工具配置

　　· 工位配置

　　· 工具越位及复位配置

　　· 班次开始及停止时间配置

　　友好的中文用户界面使用户能轻松完成以上配置。

4 实施结果

　　质量ANDON系统的成功实施，通过其独特的声光系统、停线方式、物料系统及BYPASS功能实现WIP（Work-In-Process）：在本工作站中修理而不是末端修理以保证整车质量，大大提高了上海通用汽车有限公司北盛基地总装、车身及油漆车间的生产质量和生产效率，降低了生产线的停线时间;同时通过所收集的大量生产相关数据，为分析生产瓶颈和制定相应的解决方案提供了有力的支持和帮助。从而使上海通用汽车有限公司北盛基地对车间设备和现场生产过程的管理能力跃升到一个崭新的阶段。