海马汽车郑州三工厂智能工厂项目

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海马汽车郑州三工厂智能工厂项目★菲尼克斯（南京）智能制造技术工程有限公司

1项目背景

作为海马汽车发展道路上具有深远意义的里程碑，海马汽车总投资20余亿元精心打造的智能工厂—

—郑州三工厂于2018年11月底正式投产，新工厂占地面积约45万平方米，规划产能30万辆，一期建设产能15万辆。在工业4.0理念下，海马汽车智能工厂完全按照智能制造标准进行规划、设计和建设，拥有焊装、涂装、总装三大车间，全面采用了菲尼克斯电气融合IT技术的自动化系统和创新的汽车行业电气标准。

2项目目标

新工厂在坚持高标准、高品质的基础上，通过全面采用菲尼克斯电气融合IT技术的自动化系统和量身定制的汽车行业电气标准，实现高度的自动化，并被赋予更多智能化元素。涂装实现全自动化，各种先进的制造工艺和设备，确保高品质的产品产出。整个焊装车间按照工业4.0理念一次规划分步实施，焊接自动化率达到90%,实现焊接参数、品质管理、设备管理、物流配送等各方面的自动化管理。生产管理方面，生产协同平台通过RFID（无线射频识别系统）系统实现生产计划自动排序、不同车型参数的自动调取、在制库存及异常车辆管理等；通过计划队列校核、人工选择确认、设备自动防错等多方联控确保差异件及车型切换的准确性。涂装车间采用国际领先水性漆B1B2工艺，实现100%自动化喷涂。作为智能化车间管理的重要方式，系统数据分析在涂装车间被广泛应用，主要体现在PMS（生产管理系统）、PMC（生产及物料控制）、ANDON和RFID（无线射频识别系统）。总装车间占地24,000平方米，主要包括内饰线、底盘线、动力总成分装线、前悬后桥分装线、车门分装线、仪表分装线、前端模块分装线，同时还具备独立整车检测车间，单台配送率超过90%,智能化质量检测保障高品质交付。

3项目实施与应用

菲尼克斯电气作为专业的自动化系统提供商，基于在汽车行业长期积累的专业知识，以及对工业4.0和智能制造理念的深刻理解，为海马汽车第三工厂的设计建设献计献策，提供了完整的自动化系统解决方案，全面应用于新工厂的焊装、总装和涂装车间。基于菲尼克斯电气PLC和软件库量身定制的汽车制造电气标准，帮助海马汽车建立起最先进的自动化平台，确保了项目的高质量水平、整个系统的高可用性和灵活性，最大限度地减少投资和运营成本，具有十足的创新意义。

3.1深度融合IT技术的自动化解决方案

菲尼克斯电气为海马汽车智能工厂项目提供了深度融合IT技术的自动化解决方案，该方案全面支持工业以太网和PROFINET协议，将所有设备集成到基于以太网的系统中，实现系统一网到底，实现现场层、设备层、管理层之间的无缝高速通信。所有的控制器产品均直接集成PROFINET接口，通过以太网进行程序编写和上位机通信，直接集成OPC、FTP、TCP/IP、HTTP,SMTP,SNTP,SQL、SNMP等多种IT技术。标准化的系统配置方案，包含了这些内容：控制系统整体结构拓扑；网络产品的选型标准及主要功能；PLC的参数标准；现场I/O的选型标准；PROFINET安装规范；工位操作站解决方案；车辆跟踪系统解决方案；大屏显示系统和中央管理监视系统通信规范等。

在新工厂的三大车间，共采用了500多台菲尼克斯电气的SMN,SMCS和FL SWITCH2000等系列的交换机，将所有设备均接入到PROFINET和工业以太网中，由菲尼克斯电

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气安全PLC系统RFC470S PN3TX和高性能的AXIOLINE 控制器AXC3050进行控制，通过直接集成的以太网接口与SCADA、MES、车辆追踪系统等进行实时数据通信。为了提高PROFINET网络的高可用性，采用基于媒介冗余协议MRP （Media Redundancy Protocol）的环网冗余。交换机具有优先处理PROFINET报文的能力，同时支持MRP、LLDP、SNMP协议等功能。

焊装车间要求不停歇地焊接各种不同型号的车体且不影响生产周期，生产节拍快，控制器高速处理，确保信息流畅通，从而有效地提高生产力、生产灵活性和产品质量。焊装车间工艺段包含侧围、纵梁、前后底板、底板总成、机舱、下部线、主线、四门，输送系统包括侧围输送和WES（白车身输送），由6家不同的线体商负责系统集成，共使用了23 套RFC470S PN3TX控制器，用来控制228台AEB焊接机器人、200个IP20的I/O子站、800多台IP67设备、179台变频器和139个SMC阀岛。RFC470S PN3TX控制器性能强大，支持PROFISAFE,由普通PLC以及安全PLC双核构成，并相互单独运行。安全程序不会受到普通PLC运行周期的限制，普通PLC的问题不会对安全PLC有任何影响。

在涂装车间的许多区域，必须以高度自动化的方式不间断地进行运输、处理和喷涂等作业。涂装过程中，在不同的环境条件下使用多种材料。为确保涂装材料的质量以及涂装工作的高效率，必须保证材料数据的透明性和工业通信技术的灵活性。新工厂的涂装车间分为机运区域、工艺设备和喷涂线，由中汽工程负责总集成，ABB分包喷涂机器人。机运区域有11条线，工艺设备主要有前处理、电泳、烘干（3条）、输调漆供胶、纯水超滤、废气处理、余热回收等，分别由30多套AXC3050控制器来控制。使用了5套RFC470S PN3TX控制器，用来控制42台ABB喷涂机器人。

总装车间使用了100多台物流AGV,配合自动化输送线，使得总装车间90%的物料实现自动配送。升降设备、输送系统等采用了16台AXC3050控制器进行控制。AXC3050控制器处理速度极快，适用于中大型控制系统处理任务，同时支持PROFINET I/O控制器和PROFINET设备，可进行本体或分布式IO扩展，因此灵活性极高。

用于PROFINET和PROFISAFE传输标准的INLINE I/O,安装于控制柜中，用于连接现场的传感器和执行器。模块种类多样，扩展灵活方便，具有LED故障诊断功能，而且更换模块无需重新接线。

安全技术是设备操作和人身安全的重要保障，除了安全PLC和PROFISAFE安全模块，菲尼克斯电气的安全桥Safety Bridge技术、安全网关和安全继电器等在现场都有成功应用。菲尼克斯电气的安全PLC编程软件SafetyProg提供所有的安全功能块。整个网络系统中，使用了菲尼克斯电气的PN/PN安全网关FL PN/PN SDIO-2TX/2TX进行PLC与PLC之间的数据交换。通过安全网关，可发送128个字节的PROFINET标准I/O 过程数据以及11个字节的PROFIsafe安全I/O过程数据。

为了实现系统的可视化和操作，现场使用了大量的工业PC O具有Core-17处理器的EL PPC3000平板电脑用作工位操作站，灵活地安装在员工最佳可见的位置。工位操作站预装了PC Woix工程软件和控制器诊断，以及PROFINET系统网络和可视化软件GraphWorx32。

3.2自动化与软件的融合

高度的自动化向来需要与之相配套的软件系统，通过软件将信息和数据抽取出来进行整合分析，以反映产线运转的真实情况，这是汽车制造业从自动化走向智能化的第一步。面对高度智能化的设备和庞大的运行参数，如何实现信息互联互通，大数据管理极为重要。而菲尼克斯电气在海马汽车郑州三工厂的一体化生产协同平台MES控制系统中起到了非常重要的作用。

MES系统将所有生产数据通过以太网传输，下发给线体对应的PLC。菲尼克斯电气的PROFINET高性能控制器不仅要对高节拍的生产流程进行全面的控制，同时还要实时地接收并解析生产数据，其中包括：

•额定生产数量；

•车辆识别VIN码；

•车型的基本数据；

•每种车型对应的高、中、低配置信息等。

完成生产后，还要第一时间将对应的生产数据实时上传至MES系统。这些工作全部在PLC中完成，对设备的响应能力得到了极大的考验。

车型数据以及生产数据的传递自然少不了RFID技术。在海马汽车郑州三工厂的焊、涂、总三大车间，生产过程数据采集技术覆盖整个工厂制造现场，保证海量现场数据的实时、准确、全面的采集。所有RFID设备都是由菲尼克斯电气PROFINET控制器AXC3050进行控制与调配。在焊装车间中，侧围输送与主线的衔接处、下部线与主线的连接处以及主线的各工位，所有RFID采集点由2台AXC3050进行控制；涂