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PROFINET提升雷诺生产线质量、盈利和增长
作者:pijing 发布日期:2021-08-16 17:08

项目背景:
    雷诺依据西门子技术为典型的自动化任务设计了标准化的解决方案,因此,雷诺向卓越制造迈进了一大步,这也是公司增长规划《雷诺2009承诺》中提出的目标。《雷诺2009承诺》于2006年公布,确定了增长规划,旨在将雷诺打造成欧洲盈利最高的汽车生产商。规划主要有3个改善目标:质量、盈利和增长。为实现此承诺,雷诺全面评估了其生产环境和设备以确定改善领域。在评估过程中,雷诺认识到标准化的自动化生产概念将明显有助于实现2009承诺的目标。因此,雷诺邀请了3家自动化供应商制定一个概念,此概念将涵盖所有的自动化和安全功能,并采用一套标准化的硬件和软件,应用于雷诺生产过程中的所有典型自动化任务。经过仔细的评估,雷诺确定西门子提出的概念是完成此任务最创新、最高效率的方式。主导技术由全集成自动化系统提供,还选用Simatic控制器、人机接口技术和保证生产安全的功能安全集成技术,能够提供雷诺寻求的灵活性、模块化、可靠性和标准化。 而且,安全集成的概念已经得到法国机械行业技术中心(CETIM)的许可,这更加证明了此概念的品质和能力。最后,西门子也提供了覆盖全球的支持,达到了雷诺对供应商的期望。这也有助于雷诺在其全球范围内的设施中推行标准化的解决方案。


性能提升
在决定之后,雷诺和西门子联合推出了SCUBE(来源于S3:Standard Systems Siemens)项目。此概念指的是在生产和总装过程中广泛应用高度灵活的技术,并使用一套预先设计好的硬件和软件解决方案。SCUBE的战略目标是减少自动化组件、备用配件、技术支持、培训和维护成本。雷诺也希望预接线电子组件的比例达到50%-80%,PLC标准子程序的比例达到80%,标准HMI屏幕的比例达到50%以上,借此减少生产和自动化设备要求的设计和调试次数。另外一个目标是明确所有设备的统一自动化架构,进而在OEM和系统工程公司之间达成有关可靠性、可维护性、连续性、培训和其他服务的契约。
用PROFINET互联
雷纳选择开放的工业以太网标准PROFINET作为其信息和通信主干网络。在机器和设备层级,PROFINET IO RT(0层)连接现场设备,如Simatic ET200系统、RFID组件和驱动。1层的PROFINET网络传输非关键数据,此数据集成到制造单元自动化系统结构中,并连接人机接口设备。此网络提供监视、参数化和资源管理功能。它也能连接机器人和其他制造设备,并传输参数和程序数据。此外,它还能提供备份功能。2层的PROFINET网络集成到车间过程环境中,并包括一个用于每个车间过程管理的网络基础设施和应用服务器。
所有应用采用模块化操作面板
SCUBE概念基于一个结构化、模块化的自动化概念,也将功能安全功能集成到一个统一的架构中。SCUBE使用的是雷诺和西门子共同制定准则中的标准化硬件和软件,Simatic S7-300 PLC、Simatic人机界面设备、Simatic工业PC、用于嵌入式控制的Microbox PC,SinamicsG120/G120D标准电机变频器。其他的标准组件包括用于标准和具体处理应用的Sirius断路器、Simatic RFID读写设备、数据标签、用于组网和通信的Scalance组件。控制器和分布式设备均集成功能安全单元,允许一个设备完成非安全相关和安全相关的功能。Simatic WinCC flexible用于可视化任务。自动化和人机接口单元均置于标准化控制柜中,使用同样的接口、安装和设计。根据所需功能范围,每个制造单元或区域均配备适当的特定操作面板,提供所需的全部功能。
预定义的功能层级
主要定义了3个层级的功能。夹具层级由一个简单的操作面板组成,提供基本的自动化功能,如开/关、紧急制动和计数器,或只用来显示生产信息。也可以在分布式的情况下使用此基本操作面板(BOP),而不用电气柜,即D-BOP。下一个层级的功能是“夹具和机器人”层级,使用的是所谓的灯光操作面板(LOP)、Simatic触摸面板和S7-300控制器。这些与分布式自动设备连接,如Simatic ET200 I/O或驱动变频器。LOP也能提供分布式的D-LOP版本。在第3个层级,通过主操作面板(MOP)执行覆盖整个设备的操作和监视任务,提供多个界面接口选项。它们连接到子操作面板(SOP),配备一个嵌入式的Microbox 420控制器用于本地的线上操作和监视。而且,还为额外的任务定义了一系列特定的操作面板,如用于性能控制的工作流程操作面板(WOP)和远程主操作面板(ROP)。

预定义工程设计
OEM或雷诺的工程设计团队为生产区或生产站配备了所需的操作面板,所采用的硬件与面板相匹配。西门子和雷诺专为SCUBE建立的软件功能库进行编程。此软件由雷诺特定的子程序组成,该程序能完成总编程任务的80%,也包括所需的许可证PC软件。因此,PLC编程质量得到提升,缩短了编程时间。所有的软件都由雷诺和西门子确定,再由西门子开发,最后由雷诺批准。西门子的软件编程包括用户指南、标准功能块、根据过程制定的特定功能块、模块库和文档、运动控制与机器人控制相关的通信及诊断。此外,OEM接受了大量的培训,培训涉及全新自动化方式的方方面面,如功能安全、控制器编程、人机接口、网络架构、PROFINET 的实施、RFID、控制面板、变频器和电机起动器等。
多重优势
在SCUBE项目中,工程、OEM和设计团队在设备性能方面取得了重大进展。在西门子开发的新环境中,减少了所需的定制规格。从而,减少了工程团队的调试次数,提升了质量并将PLC软件培训的时间从3周减少到1周。对于OEM来说,减少了设计次数和技术支持成本。然而,最令人惊叹的是,标准化的方式节约了成本。类似项目中,凡使用SCUBE,雷诺节省了11%的自动化组件成本。
雷诺标准化的自动化:结论
通过在工厂的操作和监视任务中实施标准化的自动化解决方案,雷诺取得了显著成果:

  • 降低了自动化环境的复杂性:减少了整个自动化项目所需要的功能和文档;

  • 简化了设计和调试;

  • 大幅提升了项目质量;

  • 缩短了项目上市时间;

  • 对比与类似项目,大幅降低了成本。