INTERBUS現場(chǎng)總線(xiàn)——汽車(chē)工業(yè)的伙伴

1、汽車(chē)制造業(yè)對控制系統的要求

汽車(chē)制造業(yè)是典型的多工種、多工藝、多物料的大規模生產(chǎn)過(guò)程。同時(shí)隨著(zhù)汽車(chē)行業(yè)之間競爭的日益激烈，各生產(chǎn)廠(chǎng)家都普遍面臨著(zhù)：提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)管理水平等種種壓力。對于汽車(chē)項目而言,無(wú)論是新建項目,還是現有設備的擴展和改造,在規劃和設計控制系統時(shí)都應該有一個(gè)基本指導原則:采用最先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)和產(chǎn)品, 從而最大程度減小系統集成和調試時(shí)間、降低投資成本，方便生產(chǎn)運行階段的維護與工藝調整。提高各工藝設備系統的穩定性，減少故障停機時(shí)間保證計劃產(chǎn)量的實(shí)現。

對汽車(chē)工業(yè)的控制系統的要求也有別于其他行業(yè)的自動(dòng)控制系統，因為汽車(chē)工業(yè)生產(chǎn)現場(chǎng)相對較復雜。例如焊裝工藝，就代表著(zhù)汽車(chē)工業(yè)控制現場(chǎng)的一些典型特點(diǎn)：

（1） 現場(chǎng)工作環(huán)境惡劣。焊接的過(guò)程中充斥著(zhù)焊渣和焊接飛濺，更換焊槍電極頭也有可能會(huì )有水流的噴射，這些對設備的防護等級提出了更高的要求。

（2） 強電磁干擾。焊接設備在焊接過(guò)程中的電磁干擾發(fā)射不僅會(huì )對電網(wǎng)造成污染，對連接 在同一電網(wǎng)中的用電設備造成影響和損壞，對設備品質(zhì)、網(wǎng)絡(luò )通信和信號傳輸都是重大的考驗。

（3） 現場(chǎng)I/O數量眾多且非常分散。每個(gè)工位夾具上都有相當多的電磁閥需要驅動(dòng)，眾多的夾爪汽缸上的夾緊和松開(kāi)到位的信號需要收集。這些信號相對很分散，采集點(diǎn)都處在夾具的不同部位。

（4） 網(wǎng)絡(luò )從站數量多。在汽車(chē)項目規劃中，一般會(huì )使用現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，也通常會(huì )使用IP67防護等級的一體化模塊，因為一個(gè)一體化模塊就是一個(gè)節點(diǎn)，所以網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)數量一般都較多。例如一條主焊線(xiàn)，往往都有上百個(gè)節點(diǎn)，如果使用機器人焊接，機器人還要占用相應的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)資源。

汽車(chē)工業(yè)對控制系統提出了很高的要求，所以在規劃和設計生產(chǎn)線(xiàn)自控系統時(shí)我們必須考慮周全。要選擇最適合工藝布局和現場(chǎng)環(huán)境的現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議，我們必須要保證：

·眾多的I/O從站能夠經(jīng)濟合理的分布。
·所有的站點(diǎn)能進(jìn)行方便的調試和直接簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò )管理。
·大量的控制信號能夠實(shí)時(shí)穩定的傳輸。
·現場(chǎng)的各種故障能夠及時(shí)診斷和定位。
·與其他系統的兼容性和技術(shù)升級的可操作性。

2、Interbus總線(xiàn)綜述

Interbus總線(xiàn)是世界上最早的現場(chǎng)總線(xiàn)，早在1984就由德國phoenix Contact公司研發(fā)，1987年正式在漢諾威博覽會(huì )上展出。由于該總線(xiàn)的廣泛應用和快速發(fā)展，已經(jīng)先后成為德國DIN19258標準，EN50254歐洲標準和IEC61158國際標準。Interbus的各種性能參數非常貼近汽車(chē)生產(chǎn)實(shí)際的需要，是最早進(jìn)入汽車(chē)工業(yè)的現場(chǎng)總線(xiàn)，現在也是世界汽車(chē)行業(yè)最受歡迎的現場(chǎng)總線(xiàn)，其傳統的應用領(lǐng)域就是汽車(chē)工業(yè)。隨著(zhù)工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，Interbus作為自動(dòng)化控制的解決方案正越來(lái)越多的應用到其他領(lǐng)域，例如物流、造紙、印刷、食品和飲料、樓宇自動(dòng)化、木材加工、裝配和機器人應用、機械工程、工廠(chǎng)自動(dòng)化、以及過(guò)程控制。應用的工程數量達到78萬(wàn)多個(gè)，應用節點(diǎn)數量居全球第二。

Interbus可以這樣迅速的發(fā)展，是因為這個(gè)總線(xiàn)協(xié)議確實(shí)有它自己的特點(diǎn)。Interbus總線(xiàn)傳輸距離最長(cháng)達到12.8公里（雙絞線(xiàn)），兩個(gè)從站間距就可以達到400米（雙絞線(xiàn)），單主站最多可連接255個(gè)從站，恒定的傳輸速率500Kbps時(shí)，掃描4096個(gè)I/O點(diǎn)的時(shí)間為7.8毫秒?？偩€(xiàn)采用獨特的環(huán)型組網(wǎng)形式和傳輸協(xié)議，它具備其他總線(xiàn)所沒(méi)有的準確的故障定位、詳實(shí)的故障信息。三種傳輸媒介在從站間可以混合使用，有效數據傳輸效率高達52% 。 即插即用、無(wú)須設定地址、無(wú)須終端電阻。這里很多特性都是Interbus所獨有的，這些特性在很多工藝場(chǎng)合可以體現出它獨有的優(yōu)勢，也正是因為這樣，Interbus總線(xiàn)協(xié)議才能成為世界汽車(chē)行業(yè)最受歡迎的現場(chǎng)總線(xiàn)。

3、Interbus總線(xiàn)給汽車(chē)工業(yè)帶來(lái)了什么

Interbus總線(xiàn)的拓撲結構非常的靈活，可以任意的接分支，分支上面還可以再接若干分支，一直可以拓撲16層，這樣使設計和施工都變得非常的靈活。汽車(chē)工業(yè)中很多工藝都會(huì )用到懸鏈，滾床，利用這種靈活的分支技術(shù)，一段懸鏈、一路滾床，或者一個(gè)夾具工位都可以做成一個(gè)網(wǎng)絡(luò )分支，這樣就避免了一根總線(xiàn)繞到底的情況，既提高了網(wǎng)絡(luò )的穩定性，又節省了總線(xiàn)電纜。還可以從邏輯上對每個(gè)分支進(jìn)行單獨控制。較長(cháng)的傳輸距離和靈活的拓撲結構也使用戶(hù)在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )規劃時(shí)非常的寬松，靈活，方便。使用其他總線(xiàn)協(xié)議往往在距離、站數、站點(diǎn)分布這方面會(huì )有一些技術(shù)束縛，Interbus可以讓用戶(hù)解脫出來(lái)。

圖1

Interbus的調試和網(wǎng)絡(luò )管理非常的方便。每一個(gè)總線(xiàn)設備，都有一個(gè)識別寄存器，在總線(xiàn)啟動(dòng)的第一個(gè)周期，主站就可以讀取存儲在所有連接在總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )上的識別寄存器數據，從而識別每一個(gè)總線(xiàn)設備。所以這里就不需要硬件設址，在硬件安裝好后，用組態(tài)軟件讀取識別寄存器數據，就可以把硬件組態(tài)讀上來(lái)。在網(wǎng)絡(luò )調試時(shí)可以任意的關(guān)斷某個(gè)網(wǎng)絡(luò )分支或者站點(diǎn)。這樣，根據工藝段的不同，把現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行分支分段管理非常的方便，比如我們把一個(gè)夾具工位做成一個(gè)分支，這樣就可以分開(kāi)調試，分開(kāi)管理，即使某個(gè)工位有網(wǎng)絡(luò )故障也不影響其他工位的調試或者生產(chǎn)。也可以把每個(gè)工位的幾臺焊接機器人作為一個(gè)Interbus總線(xiàn)分支進(jìn)行管理，把機器人和夾具的控制系統分開(kāi)管理。這樣，對現場(chǎng)的調試以及后期設備維護和升級都是非常有幫助的。