安东系统在汽车厂总装车间的应用

梅桂静张秀梅郭维家胡连华范贺东

摘要：安东系统是利用声音和视觉显示当前生产线状态的一种通信系统，依据“不制造缺陷，不传递缺陷，不接受缺陷”的生产原则设计。实施安东系统解决了生产中出现的问题，提高了劳动生产率及产品质量。其包括质量安东系统、物料安东系统等。本文介绍的是在汽车厂总装车间以西门子PLC为控制核心的质量安东系统，其对环境适应性强，性价比高，灵活性好，开发容易。系统设计合理、运行可靠，提高了生产的智能化水平，很多重要防御场所均适用。

关键词安东系统；质量安东系统；PLC；总装车间

Abstract: Anton systems is the use of sound and visual display of the current state of the production line of a communications system, according to manufacturing defects, does not pass the defect, do not accept defects "principle of production design. Shian Dong real systems to solve problems in production, increased labor productivity and product quality. Including quality Anton systems, materials Anton systems, etc.. This article describes the quality of the assembly shop of the car factory of Siemens PLC for the control of the core Anton systems, its environmental adaptability, cost-effective, good flexibility, easy development. System is well designed, reliable, and increase the production level of intelligence, are applicable to many important defense establishments.

Keywords：Anton system; system quality Anton; PLC; assembly shop

中图分类号：F623 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）05-0020-02

1 引言

ANDON 的概念由日本汽车公司提出，它是全面质量管理控制的必要手段之一。目前广泛应用于全球汽车行业的流水线作业系统，它遵循了”不接收，不制造，不传递缺陷”的原则以保证产品的质量。ANDON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，提高了一次下线合格率。质量安东系统具有拉杆、ANDON显示板及音乐箱；质量控制台；重要事件提醒；时间调度控制；停机报表应用等主要功能。

2 控制系统构成及各部分功能

2.1 系统网络结构

本系统采用“集中与分散控制”模式，将整个总装车间生产设备的控制系统分为三层网络，即监控层、控制层和设备层。每个层次中使用不同的网络结构及软硬件配置，以实现各自不同的功能。

监控层：用标准工业以太网将LED显示屏、监控计算机及Andon实时数据库服务器组成网络，用于实时信息的采集、显示；使用了WINCC软件、VB软件及SQL数据库软件。

控制层：控制层是整个控制系统的核心，它采用西门子PLC及其网络系统接受现场发来的数据信息(数字量或模拟量输入信号)，经过本身CPU控制程序的运算与处理后，通过工业以太网上传至控制计算机，由控制计算机发信息给现场LED显示屏。由PLC系统选用西门子S7-416-2DP系列PLC及其控制模块组成。软件配置使用了PLC编程软件

设备层：处在整个控制系统结构的底层，是整个控制系统的关键环节，主要包括现场操作站、现场设备检测单元（拉绳开关、呼叫按钮、指示/报警灯、接近开关、光电开关、编码器等）及现场端子式总线模块（IP20）等，通过Profibus总线与控制层中的PLC相连。软件采用了Profibus-DP 配置软件。

2.2 LED显示系统

ANDON信息显示屏均采用LED显示屏，双基色双面点阵高亮显示，标准的以太网接口，TCP/IP的通讯协议，采用吊装方式。

本项目因车间要求动态显示信息，故选用了同步屏。各线体及车间主显示屏双面点阵高亮显示，ANDON系统共设置12块显示屏，分布在各个线体。采用一台工控机控制多块ANDON屏的一对多的网络控制模式；采用高速率的TCP/IP协议这样快速的连接形式，每块屏均要挂在以太网上且有独立的IP地址，每个ANDON屏内部装有以太网控制套件，内嵌工控机，ANDON服务器通过TCP/IP协议发送数据到指定的ANDON屏上，ANDON屏接收并显示数据。每个ANDON屏由若干个部分拼装而成这样的多单元结构模式，便于拆卸和维护；由于双面的结构，采用了前维修方式及独立的电源控制方式。ANDON屏的AC220V电源通过航空插座的标准连接件实现接入。每个ANDON屏有独立的电源空气开关及各个屏幕的控制开关均放置在总控制柜内。ANDON屏侧面安装有电源指示灯,指示ANDON屏电源状态；每个屏都在现场操作站上配有测试用按钮，当按下此按钮，LED大屏全亮显示；每个线体屏设有开线按钮及停止按钮，当按下开线按钮，开始计算本条线体的产量。当按下停止按钮,相应的线体功能关闭；框架的制作考虑了吊装的情况,强度足够高,防止了屏体变形。屏体顶部装有吊装耳，并具有冷却散热功能。屏体出厂前进行了72小时的悬挂测试。

2.3 触发信息及FPS停线

2.3.1 质量拉绳呼叫

质量拉绳呼叫系统主要由拉绳开关、指示灯、固定停止位检测开关（FPS）等构成。当操作人员在生产中需要帮助时，拉下黄色拉绳开关，ANDON系统进行声光报警，呼叫班组长到现场解决问题：如果车体到达FPS位之前，问题得到解决，则再次拉下拉绳开关，声光报警消除；如果车体到达FPS位时，问题没有得到解决，则生产线停止运行，发出声光报警，直至问题解决，再拉一下拉绳开关，生产线继续运行，声光报警消除。

每条线体FPS开关应根据现场实际情况选择，一般可以选择行程开关、接近开关、光电开关和编码器等。为停止准确、安全最好采用FPS冗余方案。线体FPS停止的位置必须在误差允许的范围内。

要想FPS停线准确，板链的周长必须是工位长度的整数倍，否则将会出现停止位置不准，前后的误差可达到几米远。这样FPS的功能就失去了意义。

2.3.2 设备呼叫按钮

对于不能提供输入输出点的设备如铭牌打刻机、汽、柴油加注机、助力机械手、尾气收排装置等，采用按钮的方式在现场布置，当设备发生故障时，操作人员按下呼叫按钮，这时音乐响起，相应的ANDON板上即显示相关呼叫信息。维修人员响应呼叫，到达设备现场确认后按下消音按钮，音乐停止，但ANDON屏上的呼叫信息继续显示，直到设备维修完毕，由人工复位，ANDON屏上的呼叫信息还原。

2.3.3 质量盒

总装车间安设6个品质呼叫盒。（调整返修线2个，机能检测线2个，淋雨吹干线2个）品检人员发现有质量问题时，按下按钮呼叫相应工段，此按钮变为红色，被呼叫工段的ANDON屏上显示相应呼叫信息，同时音乐响起。被呼叫工段的班组人员响应呼叫，到呼叫台解决质量问题后，再次按下该按钮，按钮指示灯灭，音乐停止，ANDON屏上的呼叫信息还原，等待下一次呼叫。ANDON音乐在提示一段时间（要求音乐持续时间可以自行设定）后自动停止。

Andon系统应根据不同线体、不同报警级别播放不同音乐，至少有64种音乐可选。音乐播放采用高保真音箱加功放的形式。ANDON的音响系统保证ANDON屏所辖区域的人员均可听见，采用MID格式。

2.4 网络布线及其他

本项目采用星型以太网覆盖整个车间，形成车间信息平台的主干通路。在车间按照布局平均分配交换机，每个节点配置24台交换机，每台交换机覆盖半径100M内的所有网络终端设备。车间控制PLC、ANDON控制机、ANDON板、其他单机设备均可和最近的网络交换机节点相连，在光纤网络的基础上实现数据的高速传输、数据共享。预留与物料ANDON相关接口及软、硬件扩展功能。

3 软件功能

软件组态设计要考虑今后扩展的方便性，在今后可能的扩展中，能以模块化的方法简单地对系统进行修改和增值。硬件组态及地址编排设计要便于今后的扩展，预留扩展余地。与IT部ERP或局域网上的授权用户提供实时的基于IE浏览器的系统生产信息发布的预留接口。

系统基于中文版Windows 操作界面，将所有的参数设定和现场ANDON请求的历史记录都存储在服务器内。Windows操作界面便于使用者完成设定和查询工作。通过组态软件以组态方式制作现场监控画面，并进行实时监控。整套系统设计时，PLC程序和ANDON软硬件都要留有余量，方便增加拉绳开关或看板数量。

系统要有灵活性和易于维护的特点，可以对拉绳、指示灯硬件地址及音乐选择,作息设置等做柔性化设置。

硬件地址柔性化设置，通过界面用户可以设置拉绳、指示灯的硬件地址。当某个硬件接线改变后，只需要在这个界面上做一下调整，并下载到PLC中即可。无需对PLC程序做任何修改体现了系统的灵活性、易于维护。用户通过界面可以随意更改LED显示屏上的内容。当需要在LED屏上增加或去掉某个内容时，只需要在这个界面上作简单的修改。体现了系统的灵活性和易用性。其他柔性化设置,如音乐选择，作息设置等。通过界面设置音乐、上下班及中间休息时间选择等功能。

3.3 现场监控功能

通过现场监控画面我们可以得到每个质量ANDON点的状态；每个设备的状态；总线网络的状态；故障统计画面、现场实时报警等信息。如当某一个从站出现故障时，在此监控画面上有指示，并且在报警界面中也有相应的报警信息。

4 项目运行与应用体会

总体来说项目运行比较稳定，但也有一些值得我们思考和借鉴的地方。

首先，现场PC机偶尔出现死机的现象。由于车间温度比较高且控制柜又比较密闭，虽然说已经加装散热风扇，但是环境温度还是比较高再加上时间一长灰尘等的影响，这就会导致PC出现死机现象。这就要求今后的项目中，可以采取将PC机集中放置，之后加装空调以降低环境的影响。其次就是LED显示屏幕的亮度问题，前期采购LED屏幕时必须考虑使用环境的亮度，否则将会造成看不清的后果，会给以后的使用带来很大困扰。

【参考文献】

[1] 沈斌, 陈伟. 发动机装配生产线ANDON系统的关键技术实现 [期刊论文] 新技术新工艺2007(02)

[2] 张成礼, 贾淑果. Andon系统在汽车厂的应用[期刊论文] 机械与电子2009（05）

[3] 李瑞, 雷汝海, 王涛. Andon系统在现场物流中的分析与应用[期刊论文] 工业工程2009（12）