西門(mén)子6ES7403-1TA11-0AA0
西門(mén)子6ES7403-1TA11-0AA0
plc組合
組合式結(jié)構(gòu)的可編程序控制器是把PLC系統(tǒng)的各個(gè)組成部分按功能分成若干個(gè)模塊,如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等等。其中各模塊功能比較單一,模塊的種類(lèi)卻日趨豐富。比如,一些可編程序控制器,除了-些基本的I/O模塊外,還有一些特殊功能模塊,像溫度檢測(cè)模塊、位置檢測(cè)模塊、PID控制模塊、通訊模塊等等。組合式結(jié)構(gòu)的PLC特點(diǎn)是CPU、輸入、輸出均為獨(dú)立的模塊。模塊尺寸統(tǒng)一、安裝整齊、I/O點(diǎn)選型自由、安裝調(diào)試、擴(kuò)展、維修方便。
疊裝式
疊裝式結(jié)構(gòu)集整體式結(jié)構(gòu)的緊湊、體積小、安裝方便和組合式結(jié)構(gòu)的I/O點(diǎn)搭配靈話、安裝整齊的優(yōu)點(diǎn)于一身。它也是由各個(gè)單元的組合構(gòu)成。其特點(diǎn)是CPU自成獨(dú)立的基本單元(由CPU和一定的I/O點(diǎn)組成),其它I/O模塊為擴(kuò)展單元。在安裝時(shí)不用基板,僅用電纜進(jìn)行單元間的聯(lián)接,各個(gè)單元可以一個(gè)個(gè)地疊裝。使系統(tǒng)達(dá)到配置靈活、體積小巧。
1.SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC,它適用于各行各業(yè),各種場(chǎng)合中的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制等。S7-200 PLC的強(qiáng)大功能使其無(wú)論單機(jī)運(yùn)行,或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 S7-200PLC可提供4個(gè)不同的基本型號(hào)與8種CPU可供選擇使用。
2.SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng),能滿足中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨(dú)
西門(mén)子PLC之S7家族
的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200 PLC比較,S7-300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu),具備高速(0.6~0.1μs)的指令運(yùn)算速度;用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算比較有效地實(shí)現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算;一個(gè)帶標(biāo)準(zhǔn)用戶(hù)接口的軟件工具方便用戶(hù)給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值;方便的人機(jī)界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi),人機(jī)對(duì)話的編程要求大大減少。SIMATIC人機(jī)界面(HMI)從S7-300中取得數(shù)據(jù),S7-300按用戶(hù)的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動(dòng)地處理數(shù)據(jù)的傳送;CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯(cuò)誤和特殊系統(tǒng)事件(例如:超時(shí),模塊更換,等等);多級(jí)口令保護(hù)可以使用戶(hù)高度、有效地保護(hù)其技術(shù)機(jī)密,防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改;S7-300 PLC設(shè)有操作方式選擇開(kāi)關(guān),操作方式選擇開(kāi)關(guān)像鑰匙一樣可以拔出,當(dāng)鑰匙拔出時(shí),就不能改變操作方式,這樣就可防止非法刪除或改寫(xiě)用戶(hù)程序。具備強(qiáng)大的通信功能,S7-300 PLC可通過(guò)編程軟件Step 7的用戶(hù)界面提供通信組態(tài)功能,這使得組態(tài)非常容易、簡(jiǎn)單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口,并通過(guò)多種通信處理器來(lái)連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng);串行通信處理器用來(lái)連接點(diǎn)到點(diǎn)的通信系統(tǒng);多點(diǎn)接口(MPI集成在CPU中,用于同時(shí)連接編程器、PC機(jī)、人機(jī)界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動(dòng)化控制系統(tǒng)。
3. SIMATC S7-400 PLC S7-400 PLC是用于中、性能范圍的可編程序控制器。 S7-400 PLC采用模塊化無(wú)風(fēng)扇的設(shè)計(jì),可靠耐用,同時(shí)可以選用多種級(jí)別(功能逐步升級(jí))的CPU,并配有多種通用功能的模板,這使用戶(hù)能根據(jù)需要組合成不同的系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大或升級(jí)時(shí),只要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠0?,便能使系統(tǒng)升級(jí)和充分滿足需要。
未來(lái)制造 數(shù)字之道
——西門(mén)子的數(shù)字化體驗(yàn)
自古以來(lái),有著“天府之國(guó)”美譽(yù)的成都就是個(gè)享受安逸生活的好地方。安逸的生活也許是一眾好友相邀打上一局酣暢淋漓的,或三五成群在寬窄巷子的燈影交錯(cuò)間對(duì)飲一杯清茶。然而在安逸之外,成都也不斷發(fā)生著變化,“西部大開(kāi)發(fā)”戰(zhàn)略啟動(dòng)后的十余年間,它已成長(zhǎng)為地區(qū)生產(chǎn)總值近萬(wàn)億元的經(jīng)濟(jì)強(qiáng)市。據(jù)統(tǒng)計(jì),已有200余家世界500強(qiáng)企業(yè)在成都落戶(hù),制造業(yè)、電子信息產(chǎn)業(yè)的崛起為這座城市增添了科技的標(biāo)簽。
在這座快速發(fā)展的城市中感受到科技為工業(yè)帶來(lái)的變化并不難。在成都高新西區(qū),有一座看起來(lái)“不起眼”的工廠。它外觀低調(diào)樸素,內(nèi)部卻隱藏著巨大。全廠內(nèi)實(shí)現(xiàn)了從管理、產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)到物流配送全過(guò)程的數(shù)字化, 并且通過(guò)信息技術(shù),與德國(guó)生產(chǎn)基地和美國(guó)的研發(fā)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)互聯(lián)。它是一個(gè)完整的數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)——西門(mén)子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品成都生產(chǎn)研發(fā)基地(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“西門(mén)子成都工廠”)。
說(shuō)起“數(shù)字化”,其實(shí)并不難理解。在西門(mén)子成都工廠研發(fā)生產(chǎn)一件新產(chǎn)品,它都會(huì)擁有自己的數(shù)據(jù)信息。這些數(shù)據(jù)信息在研發(fā)、生產(chǎn)、物流的各個(gè)環(huán)節(jié)中被不斷豐富,實(shí)時(shí)保存在一個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)中。而這座工廠的運(yùn)行,都是基于這些數(shù)據(jù)基礎(chǔ),ERP、PLM(產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng))、MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))、控制系統(tǒng)及供應(yīng)鏈管理,全部實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫的信息互聯(lián),從而造就出了一幅透明工廠的畫(huà)面。
更精彩的是,這個(gè)工廠的絕大多數(shù)技術(shù)來(lái)自西門(mén)子自身,可謂一座“自己生產(chǎn)自己”的工廠。
數(shù)字化研發(fā):協(xié)同快速
成都工廠承擔(dān)著西門(mén)子*工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品研發(fā)的角色。之所以能勝任,與NX及Teamcenter等西門(mén)子PLM數(shù)字化解決方案的全面應(yīng)用不無(wú)關(guān)系。研發(fā)也是數(shù)字化工廠“數(shù)據(jù)鏈條”的起點(diǎn),由研發(fā)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將在工廠的各個(gè)系統(tǒng)間實(shí)時(shí)傳遞,數(shù)據(jù)的同步更新避免了傳統(tǒng)制造企業(yè)經(jīng)常出現(xiàn)的由于溝通不暢產(chǎn)生的差錯(cuò),也使得工廠的效率大大提升。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),由于數(shù)字化工廠協(xié)同快速的研發(fā),可將產(chǎn)品的上市時(shí)間縮短50%。
由西門(mén)子成都工廠研發(fā)的新產(chǎn)品誕生于西門(mén)子PLM的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)解決方案NX軟件。它支持產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中從設(shè)計(jì)到工程和制造的各個(gè)方面,并集成了多學(xué)科仿真,還能夠提供全系列零部件制造應(yīng)用的解決方案,這是其他計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。研發(fā)部門(mén)的工程師們可以通過(guò)NX軟件進(jìn)行模擬設(shè)計(jì),還可以在設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行模擬組裝,真正實(shí)現(xiàn)“可見(jiàn)即可得”。由于NX軟件的應(yīng)用而實(shí)現(xiàn)的數(shù)字化設(shè)計(jì),可以大大縮短產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到分析的迭代周期,也減少了多達(dá)90%的編程時(shí)間。產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的時(shí)間也就相應(yīng)縮短了。
在NX軟件中完成設(shè)計(jì)的產(chǎn)品,都會(huì)帶著專(zhuān)屬于自己的數(shù)據(jù)信息繼續(xù)“生產(chǎn)旅程”。這些數(shù)據(jù)一方面通過(guò)CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng))向生產(chǎn)線上傳遞,為完成接下來(lái)的制造過(guò)程做準(zhǔn)備,另一方面也被同時(shí)“寫(xiě)”進(jìn)數(shù)字化工廠的數(shù)據(jù)中心——Teamcenter軟件中,供質(zhì)量、采購(gòu)和物流等部門(mén)共享。采購(gòu)部門(mén)會(huì)依據(jù)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行零部件的采購(gòu),質(zhì)量部門(mén)會(huì)依據(jù)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行驗(yàn)收,物流部門(mén)則是依據(jù)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行零部件的確認(rèn)。
共享的數(shù)據(jù)庫(kù)是Teamcenter的特點(diǎn)。當(dāng)質(zhì)量、采購(gòu)、物流等不同部門(mén)調(diào)用數(shù)據(jù)時(shí),他們使用的是共享的文檔庫(kù),并且通過(guò)主干快速地連接到各責(zé)任方。即使數(shù)據(jù)發(fā)生更新,不同的部門(mén)也都能時(shí)間得到的數(shù)據(jù),這就使得西門(mén)子成都工廠研發(fā)團(tuán)隊(duì)的工作量變得簡(jiǎn)單、高效了許多,避免了傳統(tǒng)研發(fā)制造企業(yè)的研發(fā)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)或不同部門(mén)之間由于數(shù)據(jù)平臺(tái)不同造成的信息傳輸壁壘。
數(shù)字化生產(chǎn):輕松高效
王云龍畢業(yè)于成都某院校的電子信息,是西門(mén)子成都工廠PLC(可編程控制器)裝配工位上的一名普通員工。對(duì)比身邊的大多數(shù)同事來(lái)說(shuō),他還算個(gè)新人,但這份工作對(duì)于他來(lái)說(shuō)并不復(fù)雜,得益于西門(mén)子數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)的,將枯燥的制造生產(chǎn)變得輕松。
每天由西門(mén)子MES系統(tǒng)生成的電子任務(wù)單都會(huì)顯示在王云龍工作臺(tái)前方的電腦顯示屏上,實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換間隔小于1秒,這就意味著他隨時(shí)可以看到的版本。西門(mén)子MES系統(tǒng)SIMATIC IT包攬了傳統(tǒng)制造企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度的職能。沒(méi)有了人工抄寫(xiě)的任務(wù)單,省去了不同產(chǎn)線交流的復(fù)雜環(huán)節(jié)。生產(chǎn)訂單由MES統(tǒng)一下達(dá),在與ERP系統(tǒng)高度的集成之下,可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃、物料管理等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳送。此外,SIMATIC IT還集成了工廠信息管理、生產(chǎn)維護(hù)管理、物料追溯和管理、設(shè)備管理、品質(zhì)管理、制造KPI分析等多種功能,可以保證工廠管理與生產(chǎn)的高度協(xié)同。
在王云龍的工作臺(tái)上有5個(gè)不同的零件盒,每個(gè)零件盒上都配有指示燈。當(dāng)自動(dòng)引導(dǎo)小車(chē)送來(lái)一款待裝配的產(chǎn)品時(shí),電腦顯示屏上會(huì)出現(xiàn)它的信息,相應(yīng)所需零件盒上的指示燈亮起,王云龍就知道該安裝什么零件了。這是由于傳感器掃描了產(chǎn)品的條碼信息,并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)搅薓ES系統(tǒng),MES系統(tǒng)再通過(guò)與西門(mén)子TIA(全集成自動(dòng)化系統(tǒng))的互聯(lián)操縱零件盒指示燈,從而代替人完成了思考的過(guò)程。這種設(shè)計(jì)可以滿足自動(dòng)化產(chǎn)品“柔性”生產(chǎn)的需求(即在一條生產(chǎn)線上同時(shí)生產(chǎn)多種產(chǎn)品),有了指示燈的幫助,即使換另外一種產(chǎn)品王云龍也不會(huì)怕裝錯(cuò)零件了。
西門(mén)子全集成自動(dòng)化解決方案(TIA)在很大程度上替代了人類(lèi)的大腦、視覺(jué)和手臂。西門(mén)子用可編程控制器(PLC)來(lái)引導(dǎo)生產(chǎn)流程,用視覺(jué)系統(tǒng)來(lái)識(shí)別質(zhì)量、用自動(dòng)引導(dǎo)小車(chē)來(lái)傳遞產(chǎn)品。通過(guò)PROFINET現(xiàn)場(chǎng)總線連接并傳送數(shù)據(jù),不僅使人的工作變輕松了,更能確保生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的可靠、靈活與高效。
西門(mén)子成都工廠總經(jīng)理Andreas Bukenberger針對(duì)高效生產(chǎn)給出了具體的數(shù)字:“成都工廠產(chǎn)品的一次通過(guò)率(FPY)可達(dá)到99%以上。”
王云龍確認(rèn)了他裝配好的產(chǎn)品,按下工作臺(tái)上的一個(gè)按鈕,自動(dòng)化流水線上的傳感器就會(huì)掃描產(chǎn)品的條碼信息,記錄它在這個(gè)工位的數(shù)據(jù)。MES系統(tǒng)SIMATIC IT將以該數(shù)據(jù)作為判斷基礎(chǔ),向控制系統(tǒng)下達(dá)指令,指揮小車(chē)將它送去下一個(gè)目的地。”
在到達(dá)下一個(gè)工序前,產(chǎn)品要通過(guò)“嚴(yán)格”的檢驗(yàn)程序,以可編程控制器(PLC)產(chǎn)品為例,在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中針對(duì)該類(lèi)產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)節(jié)點(diǎn)就超過(guò)20個(gè)。視覺(jué)檢測(cè)是數(shù)字化工廠*的質(zhì)量檢測(cè)方法,相機(jī)會(huì)拍下產(chǎn)品的圖像與Teamcenter數(shù)據(jù)平臺(tái)中的正確圖像作比對(duì),一點(diǎn)小小的瑕疵都逃不過(guò)SIMATIC IT品質(zhì)管理模塊的“眼睛”。對(duì)比傳統(tǒng)制造企業(yè)的人工抽檢,這顯然要可靠又快速得多。”
在經(jīng)過(guò)多次裝配并接受過(guò)多道質(zhì)量檢測(cè)后,成品將被送到包裝工位。再經(jīng)過(guò)人工包裝、裝箱等環(huán)節(jié),一箱包裝好的自動(dòng)化產(chǎn)品就會(huì)通過(guò)升降梯和傳送帶被自動(dòng)運(yùn)達(dá)物流中心或立體倉(cāng)庫(kù)。”
這樣一個(gè)完整的生產(chǎn)環(huán)節(jié),在傳統(tǒng)的制造企業(yè)要通過(guò)幾十甚*百人的手去完成,而在西門(mén)子成都工廠的車(chē)間內(nèi),卻看不見(jiàn)密集的流水線員工,大多數(shù)的工序都是自動(dòng)完成的。”
利用西門(mén)子PLM和MES的信息互聯(lián),西門(mén)子還可以根據(jù)物料儲(chǔ)備、交貨時(shí)間等信息,在*的工廠之間實(shí)時(shí)調(diào)配生產(chǎn)計(jì)劃,以達(dá)到資源利用和物料配送的組合。”
Bukenberger說(shuō):“應(yīng)用了西門(mén)子數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)解決方案的成都工廠與西門(mén)子在中國(guó)的其他工廠比較,產(chǎn)品的交貨時(shí)間縮短了50%。”而西門(mén)子成都工廠的姊妹工廠——西門(mén)子德國(guó)安貝格電子制造工廠(EWA)目前可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)零部件100萬(wàn)件,即平均1秒生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品,未來(lái)的成都工廠將有望沖擊這一紀(jì)錄。”
數(shù)字化物流:有序
說(shuō)到西門(mén)子成都工廠令人驚嘆之處,不得不提到其有序的數(shù)字化物流系統(tǒng)。像王云龍這樣的裝配生產(chǎn)線員工,在需要物料時(shí)甚至都不必轉(zhuǎn)身,只要輕觸工作臺(tái)上的電腦顯示屏,三四分鐘后,他所需的物料就會(huì)被準(zhǔn)確地從車(chē)間的物料中間庫(kù)中輸出,并送到他面前。”
這暢的自動(dòng)化物流過(guò)程背后,是被稱(chēng)為“自動(dòng)交通”的物料輸送環(huán)節(jié)。自動(dòng)化流水線上的傳感器會(huì)對(duì)引導(dǎo)小車(chē)上產(chǎn)品的條碼進(jìn)行掃描,掃描得到的數(shù)據(jù)就會(huì)告訴“軟件系統(tǒng)”在該裝配環(huán)節(jié)需要的物料是什么,員工按動(dòng)按鈕,物料就會(huì)從物料庫(kù)自動(dòng)輸送出,并通過(guò)流水線上傳感器的“指揮”,送到位置,這一過(guò)程是“全透明”且不需要人工干預(yù)的。”這其中發(fā)揮作用的是ERP、西門(mén)子MES系統(tǒng)SIMATIC IT以及西門(mén)子倉(cāng)庫(kù)管理軟件。而這一切,如果在傳統(tǒng)制造企業(yè),都是要靠員工看任務(wù)單并親自去物料庫(kù)中選取完成的。員工不但要頻繁往返于工位和庫(kù)存地點(diǎn),還難免因?yàn)榭村e(cuò)任務(wù)單而造成效率低下;當(dāng)任務(wù)單出現(xiàn)更新時(shí),也難保證時(shí)間告知員工。”
物料中間庫(kù)是車(chē)間內(nèi)物料的中轉(zhuǎn)站,其中的物料是依據(jù)精益生產(chǎn)的“以需定產(chǎn)”的原則,每天從物料倉(cāng)庫(kù)中提取出備用的。這其中就不得不提到“拉式生產(chǎn)”的概念,即在生產(chǎn)流程的各工序,只在需要時(shí)收到貨品,零售商也只會(huì)在收到顧客實(shí)際需要數(shù)量時(shí)才會(huì)從供貨商那里進(jìn)貨。通過(guò)這種管理,可以保證工廠能夠“適時(shí)、適量、在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)生產(chǎn)出質(zhì)量完善的產(chǎn)品”。”
更大批的物料存儲(chǔ)在布局緊湊的高貨架立體倉(cāng)庫(kù)中。采購(gòu)的物料經(jīng)過(guò)質(zhì)量檢驗(yàn)之后都會(huì)儲(chǔ)存在這里,并通過(guò)兩座升降梯與車(chē)間相連。倉(cāng)庫(kù)共有近3萬(wàn)個(gè)物料存放盒,物料的存取并不用叉車(chē)搬運(yùn),而是通過(guò)“堆取料機(jī)”用數(shù)字定位的模式進(jìn)行抓取,不必考慮叉車(chē)通過(guò)的距離,物料庫(kù)的設(shè)計(jì)更緊湊,節(jié)約了倉(cāng)庫(kù)的空間??沼嗟目臻g,則為西門(mén)子成都工廠的擴(kuò)產(chǎn)留出了充足的準(zhǔn)備。”
數(shù)字化企業(yè):制造業(yè)未來(lái)
在制造業(yè)匯聚的成都高新西區(qū),許多企業(yè)都面臨著相似的挑戰(zhàn):當(dāng)?shù)土膭趧?dòng)力成本不能再作為“中國(guó)制造”在*市場(chǎng)上的優(yōu)勢(shì)標(biāo)簽,制造企業(yè)對(duì)于變革的需求更為迫切。”
為在激烈的*競(jìng)爭(zhēng)中保持優(yōu)勢(shì),制造企業(yè)要化利用資源,將生產(chǎn)變得更加高效;為適應(yīng)不斷變化的客戶(hù)需求,制造企業(yè)必須盡可能地縮短產(chǎn)品上市時(shí)間,對(duì)市場(chǎng)的響應(yīng)更加快速;為滿足市場(chǎng)多元化的需求,制造企業(yè)還要快速實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)的靈活變動(dòng),將生產(chǎn)變得更加柔性。而高效、快速、柔性,正是數(shù)字化企業(yè)為制造業(yè)帶來(lái)的變化。西門(mén)子成都工廠這樣的數(shù)字化企業(yè)的出現(xiàn),為未來(lái)中國(guó)制造的變革方向提供了一個(gè)良好的參考。”
數(shù)據(jù)顯示,通過(guò)數(shù)字化的工廠規(guī)劃,可以減少產(chǎn)品上市時(shí)間至少30%;通過(guò)優(yōu)化規(guī)劃質(zhì)量,可以降低制造成本13%。而在新產(chǎn)品上市比例、設(shè)備生產(chǎn)效率、產(chǎn)品交付能力及營(yíng)運(yùn)利潤(rùn)率等多個(gè)方面,數(shù)字化工廠的指標(biāo)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)制造企業(yè)。”
數(shù)字化制造帶來(lái)的不只是炫目的科技,還有實(shí)實(shí)在在的收益,以及支撐企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的競(jìng)爭(zhēng)力。這將成為未來(lái)中國(guó)制造可持續(xù)發(fā)展的根本所在。”