PROFIBUS-FMS在汽車(chē)廠(chǎng)總裝車(chē)間的應用

　　1系統分析
　　M1工廠(chǎng)總裝車(chē)間生產(chǎn)線(xiàn)上生產(chǎn)線(xiàn)主輸送鏈PLC型號為S7 318-2DP，其余輸送線(xiàn)，包括車(chē)門(mén)分裝線(xiàn)，儀表板分裝線(xiàn)，輪胎輸送線(xiàn)，發(fā)動(dòng)機分裝線(xiàn)均為S7 315-2DP。
　　上述西門(mén)子S7 300 系列PLC都支持PROFIBUS協(xié)議， PROFIBUS是一種國際化、開(kāi)放式、不依賴(lài)于設備生產(chǎn)商的現場(chǎng)總線(xiàn)標準。廣泛適用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通、電力等其他領(lǐng)域自動(dòng)化，PROFIBUS由三個(gè)兼容部分組成，即PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS。PROFIBUS-DP：是一種高速低成本通信，用于設備級控制系統與分散式I/O的通信；PROFIBUS-PA：專(zhuān)為過(guò)程自動(dòng)化設計，可使傳感器和執行機構聯(lián)在一根總線(xiàn)上，并有本征安全規范；PROFIBUS-FMS：用于車(chē)間級監控網(wǎng)絡(luò )，是一個(gè)令牌結構、實(shí)時(shí)多主網(wǎng)絡(luò )。
　　1.1 PROFIBUS –FMS特點(diǎn)分析
　　PROFIBUS -FMS使用了第1層、第2層和第7層。應用層（第7層）包括FMS（現場(chǎng)總線(xiàn)報文規范）和LLI（低層接口）。FMS包含應用協(xié)議和提供的通信服務(wù)。LLI建立各種類(lèi)型的通信關(guān)系，并給FMS提供不依賴(lài)于設備的對第2層的訪(fǎng)問(wèn)。PROFIBUS—FMS是車(chē)間級現場(chǎng)總線(xiàn)，主要用于車(chē)間級設備監控，完成車(chē)間生產(chǎn)設備狀態(tài)及生產(chǎn)過(guò)程監控、車(chē)間級生產(chǎn)管理、車(chē)間底層設備及生產(chǎn)信息集成。它提供了大量的通信服務(wù)，如現場(chǎng)信息傳送、數據庫處理、參數設定、下載程序、從機控制和報警等，適用于完成以中等傳輸速度進(jìn)行較大數據交換的循環(huán)和非循環(huán)通信任務(wù)。由于它是完成控制器與智能現場(chǎng)設備之間的通信以及控制器間的信息交換，因此它主要考慮系統的功能，而不是系統的響應時(shí)間。PROFIBUS-FMS在使用RS-485時(shí)，其通信速率為9.6 Kbps-500 Kbps，距離1.6Km-4.8Km，最多可接122個(gè)節點(diǎn)，使用FSK（頻移鏈控）時(shí)，最多32個(gè)節點(diǎn)，距離可達5Km，介質(zhì)可為雙絞線(xiàn)或光纜。功能強大的FMS服務(wù)可在廣泛的應用領(lǐng)域內使用，并為解決復雜通信任務(wù)提供了很大的靈活性。
　　1.2 方案分析
　　在M1工廠(chǎng)的現場(chǎng)實(shí)際情況是，設備監控系統功能是在生產(chǎn)線(xiàn)投產(chǎn)以后才投資新增的一個(gè)功能模塊，因此要求在施工的過(guò)程中不能影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，現場(chǎng)輸送鏈PLC要傳送給上級的數量較大，但實(shí)時(shí)性要求不是很高。結合現場(chǎng)實(shí)際情況以及PROFIBUS三種協(xié)議的特點(diǎn)，現場(chǎng)選擇組建了PROFIBUS－FMS網(wǎng)絡(luò )以實(shí)現數據的采集。由于現場(chǎng)OEM的PLC都具有各自的任務(wù)，為了不影響現有功能，增加了一臺西門(mén)子S7 315－2 DP。此 PLC在和其它現場(chǎng)的每臺PLC進(jìn)行通訊的同時(shí)，作為與上級系統進(jìn)行通訊的網(wǎng)橋（與上級系統進(jìn)行通訊還需要進(jìn)行協(xié)議轉換）。這臺PLC與現場(chǎng)的PLC之間組成FMS網(wǎng)絡(luò )。為了組建FMS網(wǎng)路，在每臺PLC上都安裝了西門(mén)子的CP 343－5通訊模塊。CP 343－5通訊模塊支持FMS協(xié)議，其主要任務(wù)是：
　　從PROFIBUS上接收數據，把FMS的格式轉化為PLC所要求的特定格式，并把數據送到CPU的用戶(hù)數據區。
　　從CPU用戶(hù)數據區獲得數據，轉換成FMS格式，發(fā)送到PROFIBUS上。
　　現場(chǎng)系統構成圖如下：

系統構成圖

　　2 軟件組態(tài)和編程
　　2．1 建立FMS連接的步驟
　　在建立FMS連接的過(guò)程中主要對以下幾個(gè)步驟的進(jìn)行配置：
　　打開(kāi)已經(jīng)組態(tài)好的PLC站點(diǎn)

　　增加要建立FMS連接的PLC工作站，在組態(tài)的過(guò)程中注意要把所有CP343-5的網(wǎng)絡(luò )連接到相同的PROFIBUS上。
　　點(diǎn)擊Configure Network按鈕，進(jìn)入網(wǎng)絡(luò )組態(tài)界面,下圖為中華工廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò )組態(tài)圖，其中所有的CP343-5都連接到PROFIGBUS（1）（PROFIGBUS-FMS）上，這里為每個(gè)站點(diǎn)分配了地址.每臺PLC還有自己?jiǎn)为毜腜ROFIGBUS-DP網(wǎng)絡(luò )。
　　PROFIGBUS網(wǎng)絡(luò )圖
　　點(diǎn)擊Insert－>Connection，進(jìn)入FMS連接界面 ，逐個(gè)選擇要建立連接的伙伴，連接類(lèi)型選擇FMS connection 如下圖所示：

　FMS連接圖

　　然后對以下參數進(jìn)行配置或指定：
　　1） 進(jìn)一步指定傳輸特性
　　2） 匹配FMS通訊伙伴的服務(wù)
　　3） 組態(tài)FMS的數據接收端（客戶(hù)端）：指定讀或者寫(xiě)的通訊變量；指定報告變量進(jìn)入的數據區；為被保護的變量分配設備存取權。
　　4） 組態(tài)FMS數據發(fā)送端（服務(wù)端）。
　　5） 在組態(tài)的過(guò)程中要注意通訊地址和通訊變量的匹配。
　　最后把組態(tài)好的配置下載到PLC中，實(shí)現FMS連接。
　　2．2 編程
　　在S7 軟件中為FMS通訊已經(jīng)編寫(xiě)好了通訊功能模塊，各功能模塊的功能如下：
　　FB2：校驗設備屬性
　　FB3：讀取數據
　　FB4：傳輸沒(méi)有確認的數據
　　FB5：狀態(tài)校驗
　　FB6：寫(xiě)數據
　　只要我們根據需要調用相應的功能模塊就可以實(shí)現數據的傳輸。
　　在中華工廠(chǎng)的實(shí)際應用中，由于網(wǎng)橋PLC要于其他現場(chǎng)的每個(gè)PLC都要進(jìn)行通訊，而現場(chǎng)PLC之間沒(méi)有直接的進(jìn)行通訊，而是通過(guò)網(wǎng)橋PLC中轉完成的，因此現場(chǎng)的PLC每類(lèi)的功能塊只調用一次，而網(wǎng)橋PLC要為和每個(gè)PLC通訊分別調用各類(lèi)的功能塊。
　　在調用功能塊時(shí)要指定一個(gè)數據塊（DB塊），作為傳輸數據的儲存區。這個(gè)數據塊建好以后，通過(guò)編程把要進(jìn)行數據通訊的數據存儲到數據塊內，然后在變量表里把數據塊設定為通訊變量并指定其索引值。
　　3結語(yǔ)
　　沈陽(yáng)華晨金杯客車(chē)有限公司中華工廠(chǎng)總裝車(chē)間的FMS網(wǎng)絡(luò )，在實(shí)施的過(guò)程中對原有的程序中增加發(fā)送和接收數據塊，程序的改動(dòng)量很小，完全沒(méi)有影響到正常生產(chǎn)的進(jìn)行，總之FMS的靈活方便，是一種比較好的解決車(chē)間級通訊的傳輸協(xié)議。M1工廠(chǎng)FMS網(wǎng)絡(luò )從2003年初開(kāi)始運行以來(lái)，一直比較穩定可靠，能夠實(shí)時(shí)的監控設備狀態(tài)，給出設備故障提示，這為提高設備運行率提供了很大的幫助，很好的達到了設計要求。只是在后來(lái)的改造中拆除了儀表板分裝線(xiàn)，在程序中相應去除了儀表板節點(diǎn)，但對于整個(gè)系統通訊沒(méi)有任何的影響，這也體現了系統靈活的一面。