Profibus現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在汽車(chē)制造業(yè)中的應用

長(cháng)安汽車(chē)制造廠(chǎng)原來(lái)可以生產(chǎn)6種型號汽車(chē)，年產(chǎn)量在8萬(wàn)輛左右。他的總裝生產(chǎn)線(xiàn)是在80年代末引進(jìn)美國50年代技術(shù)制造的，由于在設計、制造上存在許多缺陷，導致系統有故障率高，生產(chǎn)效率低等諸多問(wèn)題。長(cháng)安公司為適應中國加入WTO后對汽車(chē)行業(yè)的沖擊，保持中國微型汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)的龍頭位置，在不斷推出新車(chē)型的同時(shí)，生產(chǎn)線(xiàn)的制造能力成為了企業(yè)發(fā)展的瓶頸。通過(guò)我們對總裝生產(chǎn)線(xiàn)的改造，大大提高了生產(chǎn)效率，將產(chǎn)量提高到20萬(wàn)輛/年，并且具備了多種車(chē)型混裝能力，可以滿(mǎn)足不斷推出新車(chē)型的生產(chǎn)需求。

二、改造方案的確定

總裝車(chē)間的原生產(chǎn)線(xiàn)控制系統采用的是三菱PLC系統，傳統的控制模式。所有分布在車(chē)間的信號靠IO電纜連接至PLC柜，設備的故障報警信息全部通過(guò)BCD碼來(lái)顯示，工人對生產(chǎn)線(xiàn)的干預僅限于啟動(dòng)、停止和急停操作。根據現場(chǎng)生產(chǎn)的實(shí)際情況，該控制系統已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)需求:

1、無(wú)法提供故障的準確檢測和判斷。時(shí)間對于總裝車(chē)間來(lái)講是分秒必爭，尤其是在產(chǎn)量達到一定規模以后。故障產(chǎn)生時(shí)，維修人員需要以最快的速度發(fā)現和解決問(wèn)題，老系統必須由工人根據報警代碼尋找故障地點(diǎn)，再根據經(jīng)驗分析原因，故障停線(xiàn)時(shí)間因此比較長(cháng)。尤其是在PLC本身發(fā)生故障時(shí)，往往會(huì )浪費更多的時(shí)間。

2、檢修困難?？傃b車(chē)間的信號多，而且分布面積很廣，橋架里的電纜敷設很擁擠，加之時(shí)間比較長(cháng)，線(xiàn)號已經(jīng)模糊不清，維修工人需要更換電纜、電氣元件等需要耗費很大的工作量。

3、無(wú)法為工廠(chǎng)資源管理信息系統（MRPII）提供快速、準確的生產(chǎn)信息。車(chē)間的零部件物流無(wú)法根據實(shí)際的生產(chǎn)進(jìn)度進(jìn)行合理的調度。

西門(mén)子公司的PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，為這個(gè)系統提供了一個(gè)完整的解決方案。在過(guò)去的十多年里，隨著(zhù)生產(chǎn)車(chē)間自動(dòng)化和過(guò)程自動(dòng)化中分散化結構的迅速增長(cháng)，現場(chǎng)總線(xiàn)系統的應用日益普遍。其原因之一是：現場(chǎng)總線(xiàn)系統實(shí)現了數字和模擬輸入/輸出模塊、智能信號裝置和過(guò)程調節裝置與可編程邏輯控制器（PLC）和PC之間的數據傳輸，把I/O通道分散到實(shí)際需要的現場(chǎng)設備附近，使安裝和布線(xiàn)的費用開(kāi)銷(xiāo)減少到最小，從而使成本費用大大地節省。其原因之二是：標準化的現場(chǎng)總線(xiàn)具有“開(kāi)放”的通信接口，允許用戶(hù)選用不同制造商生產(chǎn)的分散I/O裝置和現場(chǎng)設備。

PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)系統的結構是透明和開(kāi)放的。只有這樣，工程師們才可能從市場(chǎng)上大量可供應的現場(chǎng)設備和部件中選擇最佳的產(chǎn)品組成他們自己的系統?，F場(chǎng)總線(xiàn)PROFIBUS滿(mǎn)足了生產(chǎn)過(guò)程現場(chǎng)級數據可存取性的重要要求。一方面它覆蓋了傳感器/執行器領(lǐng)域的通信需求，另一方面又具有單元級領(lǐng)域的所有網(wǎng)絡(luò )通信功能。特別在“分散I/O”領(lǐng)域，由于有大量的、種類(lèi)齊全的、可連接的現場(chǎng)設備可供選用。同時(shí)該總線(xiàn)系統又提供了豐富的設備診斷信息，操作員可以直接通過(guò)監控計算機了解整個(gè)車(chē)間系統設備的健壯性，為故障的判斷提供直截了當的輔助手段，大大減少了故障的排除時(shí)間。

Profibus利用了現有的國家標準和國際標準。其協(xié)議以國際ISO（國際標準組織）標準OSI（開(kāi)放系統互連）參考模型為基礎。ISO/OSI通信標準模型由7層組織，并分成兩類(lèi)。一類(lèi)是面向用戶(hù)的第5層到第7層，另一類(lèi)是面向網(wǎng)絡(luò )的第1層到第4層。第1層到第4層描述數據從一個(gè)地方傳輸到另一個(gè)地方，而第5層到第7層給用戶(hù)提供適當的方式去訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò )系統。

三、系統結構

我們根據國內外類(lèi)似系統的運行管理情況以及在該行業(yè)中的實(shí)際經(jīng)驗，依照國際自動(dòng)控制領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，本著(zhù)安全可靠、簡(jiǎn)單實(shí)用、先進(jìn)（十年不落后）的原則，充分發(fā)揮西門(mén)子自動(dòng)化產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)勢，以S7控制平臺和開(kāi)放的現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )ProfibusTM體系為核心，采用最新的控制器、驅動(dòng)、網(wǎng)絡(luò )架構及工控軟件產(chǎn)品為用戶(hù)提供了一個(gè)由計算機、PLC、現場(chǎng)分布式I/O組成的多級的、開(kāi)放的、模塊化的、實(shí)時(shí)多任務(wù)的集散型可擴展數據采集和控制系統。

該系統采用集成工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)、控制總線(xiàn)和100/1000M高速以太網(wǎng)組成的混合三層體系結構，既支持基于瀏覽器的B/S結構體系，也支持C/S結構體系。