大众汽车南非工厂新增加的生产线（见图1）是用于生产PQ24 Polo轻型轿车的，发动机的机体、曲轴、连杆和各系统（冷却、润滑、燃料、点火）的安装均在这条线上进行。目前，这款Polo轿车主要销往南非本地市场并出口日本。设计该控制系统的总体目标是建立一个可测控的、可靠的、能将单个控制与整个生产设置联系起来的系统，于是结果就产生了这样一个控制结构：各个子系统独立运行又互相连接并通过它的灵活性保证每道工序在运行时的精确性，通过对单台设备的数据采集和整合及对各子系统的跟踪，使该控制系统在保证单台设备控制和整个生产过程的可靠性这两方面均达到最佳状态。这条新生产线的自动化和过程控制系统由德国倍福（Beckhoff）的合作伙伴Jendamark 自动化公司负责，系统结构见图2。

系统共采用7台Beckhoff C3320 和C3350工业PC通过光导总线和Interbus现场总线模块完成对生产线的控制。作为控制软件的TwinCAT PLC通过TwinCATADS给VB程序提供接口，数据库采用微软公司的SQL服务器。TwinCAT编程环境被用于编写符合大众汽车特殊需求的软件模块。

用光纤电缆传输数据

用于控制输送带、专用设备、螺栓紧固和压接装置的I/O数据通过Beckhoff的光导总线在整个组装线范围内进行可靠而快速的传输。用光纤电缆组成的光导总线环把一系列带有数字量、模拟量和串行通信模块的现场总线端子站串接在一起。为了减少停留时间，提高故障跟踪能力，用PLC编写的特殊功能使现场总线网络内出现的任何错误都将被自动纠正、记录并提供报告。Interbus则用于连接用户接口（人机界面）和安装发动机部件时所使用的电子式螺栓紧固轴。

各个组装工位被安排在输送带的两侧，输送带则把装载着发动机部件的托盘送到各个工位。托盘上装有RFID（无线射频识别）脉冲收发器，脉冲收发器的阅读器直接与总线端子连接，用于跟踪流水线上的每个部件。通过该脉冲收发器可从SQL数据库中获得每个部件的所有相关信息。由于采用了光导总线，脉冲收发器可获得很高的数据传输速度。任何一个站都可获得与生产有关的信息，如某个部件的设置值、识别信息和其他变量。当生产线上要起用一个新的变量或一个新的规格时，也不必给每个站重新提供经过修改的新程序。在这种经常发生变化的生产线上，控制系统的可测控性是一个非常必要的功能。

部件跟踪得到数据库支持

发动机生产线的流程是这样的：在组装线的起始端把新的发动机放在托盘上，通过条形码和条形码扫描器检测到该发动机的序列号，将此序列号存储在数据库里并与托盘上的脉冲收发器的号码合成。当托盘到达一个新的组装工位时，脉冲收发器上的数据被读出，该工位控制系统需要所有必要的信息。出于安全考虑，操作人员的识别号将与数据库里的识别号进行对照，经检查无误后才允许其操作。

TwinCAT PLC将所有的结果信息报告给SQL服务器，同时检查它的完整性和有效性并永久保存。只有当该工位计划中的工作完成之后，系统才允许把工件送到下一个工位。在下面的工位，系统将继续控制向托盘中的工件（发动机）添加部件，此时又要用条形码扫描器检测部件的序列号和操作人员识别号。新添加部件的序列号和发动机的序列号与脉冲收发器的号码合成，这种方法可以协调所有的信息，跟踪来自每个部件的信息乃至整条组装线的信息。

每个工位都有用户操作界面，它向用户提供每个工作步骤的操作要求，并保证在组装每一个不同型号的发动机时均按照正确的生产步骤进行。用户界面还显示每道工序的处理结果和统计数字。当某一工位检测到某个操作员的识别号后，用户界面会向生产线提供一个有关操作人员的画面，使其在必要时可使系统停止运行，或者将工件缺少的情况存储在数据库里，以便及时采取对策。

服务器上的数据用于评估停留时间（包括其原因和责任人的名字）和有关在生产线上组装的每一个部件的统计数字和完整的生产报告。这些数据来自功能强大的TwinCATPLC软件并通过VB程序在相关的工位上显示。VB程序与数据库之间有通信接口，它允许被授权的人员管理生产线的操作。这些管理人员可通过VB应用程序把操作权分配给操作人员去确定工作班次和循环时间并设定生产线的控制数据。

通过OPC与TwinCAT通信的Wonderware公司的Intouch软件被用作该系统的SCADA系统。SCADA系统向设备维护人员提供生产线上各道工序的运行概况，并使他们能够执行已经定义好的维护功能，借助Beckhoff的19in嵌入式工控机来控制组装线的运行（见图3）。

统一的编程标准

该系统的PLC编程采用IEC61131-3国际电工委员会制定的标准。大众汽车公司的电气维护人员接受了相关各个程序的培训，因而对该系统的所有功能都有了正确的理解。通过将机构化编程和现场总线构架的设计、安全机制的制定、数据的采集和分配、数据库的连接和工艺的可靠性集成在一个单一的系统中，管理者和操作人员就可以清晰地了解到PC控制所具备的能力。

新的PQ24生产线代表了南非大众汽车在技术方面的一次飞跃，也显示出Beckhoff的分布式现场总线控制系统和PC控制技术的能力和灵活性。

大众汽车南非工厂

大众汽车南非工厂成立于1946年，座落在工业城市Uitenhage的郊外，离好望角东部印度洋的伊利莎白港35km。该厂自1951年8月31日第一辆甲壳虫汽车下线以来，已走过了一段漫长的历程，作为南非7大轿车生产厂之一，自20世纪80年代以来，其市场占有率成倍增长。作为南非最大的外资企业，南非大众厂拥有5500名员工，2500家配套供应商和由152家经销商组成的国内销售网络。