戴姆勒克莱斯勒发动机工厂专注于plc

关键字 机控制 可编程逻辑控制器 设备级网络 字段级网络 开放式体系结构

戴姆勒克莱斯勒的新麦克大道发动机工厂(位于密歇根州底特律)致力于为1999款吉普大切诺基生产新的4.7升V-8 PowerTech卡车发动机，项目参与者表示，该工厂拥有迄今为止应用于发动机制造的最广泛的分布式和标准化自动化架构。与传统的发动机工厂自动化方法相比，该架构帮助将工厂开工和调试之间的时间缩短了三个月。它还为五个加工部门(缸体、缸体、凸轮轴、曲轴和连杆)分别节省了10万美元的投资成本。

工厂架构是戴姆勒-克莱斯勒和施耐德电气的两个部门Square D和施耐德自动化的合作成果。它将在两个正在建设的工厂进行提炼:一个是底特律的3.7升卡车发动机工厂，另一个是巴西的戴姆勒-克莱斯勒/宝马合资工厂。戴姆勒-克莱斯勒表示，作为新一代卡车发动机家族中的第一款，4.7升V-8发动机与它所取代的V-8发动机相比，具有卓越的驾驶性能和改进性能、更大的动力和效率、更少的排放和更轻的重量。

控制方案太多

在过去，发动机工厂的传输线，如缸体或机头加工线，通常每台机器使用一台PLC，用于顺序定向的10到20台机器。每台机器依次可能有1到20个处理站。

即使由单一供应商提供，机器和工作站也经常是不同的制造商或来自不同的供应商工厂，并且具有独特的功能、控制设备和编程。控制方案之间的差异被证明是低效的，传输管线的输送、安装、连接和运行时间太长，需要太多的操作人员和维护培训。

对于新工厂，戴姆勒-克莱斯勒坚持要求供应商遵守标准的车站级自动化规范。每个工作站都是独立的，有自己的可编程逻辑控制器(PLC)、运动设备、通用工业控制和人机界面(HMI)，安装在工作站的机柜中。该规范涵盖控制组件品牌和型号，编程标准，以及站，机器，线路和其他设备之间的网络方法。

六到八种不同的空间站自动化架构适应各种滑梯/翼基布置。每个模块都可以作为一个模块进行OEM开发、测试和安装。与外界的线缆是插接的。

一旦操作员熟悉了工位的变化，他就可以理解并在工厂机加工部门的任何区域-缸体，头部，曲轴，凸轮轴，等等-工作。装配部的架构虽然不同，但也是标准化的。维护人员可以走到任何机器上的任何工作站，并知道I/O接线、传感器编号等将与任何其他工作站相同。工位柜甚至还指定了PLC、运动控制和一般工业控制元件的物理布局。

在新体系结构中没有整体线控PLC。即使是驻留在机器HMI控制台的机器级plc，也主要局限于数据记录和网络桥接。该工厂几乎没有离线橱柜，也没有夹层。

数百个plc

超过1200个plc控制站，机器，转移杆，输送机，龙门，实用滑板，部门' binggoboard '等。每台PLC均采用IEC 61131梯形逻辑，偶有Grafcet程序，具有一致的逻辑和寄存器布局。使用基于Microsoft windows的编程包编写Logic。由于plc分布到单个设备，控制响应非常快，程序足够小，可以快速排除故障。

自动化的通信骨干是FIPway (WorldFIP)协议。FIPway局域网将站点、机器、bingboard、部门和工厂信息系统单元控制器互连起来(图)。

某些plc将网络连接为FIPway-to-FIPway桥接或FIPway-to-Ethernet桥接。选择FIPway是由于其速度、简单性和承载操作员界面、程序加载下载、联锁和plc到plc通信流量的多功能性。

每个工作站都有自己的人机界面面板或PC，这取决于所需的功能。每台机器有一台带有PLC和HMI编程软件和SCADA软件的控制台PC。整个工厂的屏幕都有相同的外观和感觉，减少了学习和故障排除设备的时间。一个单一的制造商制造了大部分的实用滑块，结合了新的架构。兼容的滑块在交付时已经准备好了fipway，并且依赖于与机器站相同的控制组件、hmi和标准。

机器联锁是要求最高的网络通信任务。麦克大道工厂标志着戴姆勒克莱斯勒第一次不需要硬连线I/O链接。取而代之的是，plc中的FIPway可共享和通用实用程序通过网络传递低于40毫秒的联锁数据爆发。由于内置检查，完整性等同于硬连线联锁。在Mack大道，由于机器在最后一站完成后仅循环百分之一秒，因此机器的死机时间减少了。

曲轴和凸轮轴上的龙门拾取传递系统最广泛地使用了网络联锁。只需要安装过去龙门架的一小部分电线和I/O模块。

凸轮和曲柄线结合了平行工位和串行工位机器的设计，以满足26秒的工厂周期时间。一台机器可能有8个工位并行，每个工位120秒的周期时间，而下面的机器可能是一个24秒周期的串行工位设计。龙门式零件传递系统具有智能化、内存缓冲、联锁速度快等特点，能快速地从并行机的8个工位取出已完成的零件，并传送到串联机。

大多数工厂的运动控制使用机电和气动驱动，而不是液压。为此，已将660个伺服控制模块(1200多个轴)集成到车站PLC背板中。模块允许运动语句嵌入PLC梯形逻辑使用PLC编程软件。不需要单独的运动包。运动配置文件可以很容易地修改在机器控制台。该工厂还有17个独立的CNC，平均每个有三个轴，用于车削拉削等操作。

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作者信息

Mark Fleszar是主管，控制和工厂设施，先进发动机制造，动力系统操作，戴姆勒克莱斯勒，奥本山，密歇根州。施耐德自动化，北安多弗，马萨诸塞州。是法国施耐德电气全球自动化开发、制造和应用业务的总部。

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