安全總線(xiàn)協(xié)議PROFIsafe在汽車(chē)廠(chǎng)總裝車(chē)間的應用

1. 項目介紹
　　
北京奔馳-戴姆勒柯萊斯勒有限公司是北京北汽集團與奔馳-戴姆勒柯萊斯勒的合資企業(yè)，于05年10月開(kāi)始在北京亦莊新建汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng),本地化生產(chǎn)奔馳E200、E280系列和戴姆勒柯萊斯勒300C系列車(chē)型。新建廠(chǎng)由兩個(gè)廠(chǎng)區組成,一邊是生產(chǎn)奔馳車(chē)的焊裝和總裝車(chē)間，另一邊是生產(chǎn)300C的焊裝和總裝車(chē)間。兩個(gè)車(chē)間共用一個(gè)噴涂車(chē)間,這次建廠(chǎng)并沒(méi)有新建沖壓車(chē)間。整個(gè)項目控制系統的實(shí)施完全依照IntegraBBDC V1.02標準（奔馳和Siemens合訂汽車(chē)廠(chǎng)控制系統標準）和北京奔馳-戴姆勒柯萊斯勒汽車(chē)有限公司企業(yè)標準。
　　
根據300C整車(chē)生產(chǎn)工藝，控制系統機構如圖1。設備層面控制系統采用總線(xiàn)方式，集中控制各生產(chǎn)車(chē)間生產(chǎn)線(xiàn)，各生產(chǎn)控制系統上層通過(guò)TCP/IP通訊協(xié)議和廠(chǎng)級計算機系統相接入的接口?，F場(chǎng)總線(xiàn)采用SIEMENS公司PROFIBUS總線(xiàn)，相關(guān)總線(xiàn)I/O擴展元件以此為基礎搭建。通常情況下工廠(chǎng)的控制系統可以分為五層：傳感器/執行器層、現場(chǎng)總線(xiàn)層、控制層、 區域管理層、生產(chǎn)管理層。

在控制層采用了Siemens控制系統 CPU416F-2作系統主站，采用WinCC開(kāi)發(fā)了中控室人機界面；而現場(chǎng)總線(xiàn)層采用了如下PROFIBUS從站：ET200S和ET200ECO作分布式I/O，MasterDrive作工藝線(xiàn)和升降機的驅動(dòng)裝置,ET200FC變頻器作滾床、推車(chē)機等設備的驅動(dòng)設備，PP17作操作面板，TP270作現場(chǎng)HMI；傳感器層采用了Siemens大量接近開(kāi)關(guān)。安全系統方面采用了Siemens的PROFIsafe安全總線(xiàn)協(xié)議、分布式安全模塊4/8F-DI和4F-DO、光幕、急停按鈕和門(mén)開(kāi)關(guān)等產(chǎn)品。
　　
本文針對PROFIsafe在300C總裝車(chē)間的應用，描述了PROFIsafe實(shí)現安全機制的機理，結合PROFIsafe的實(shí)際工程應用，探討了應用方法和使用效果。
　　
在汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)，尤其是在自動(dòng)化程度較高的焊裝車(chē)間和總裝車(chē)間，大量的焊接機器人和裝配機械手的出現，造成了許多需要安全保護的危險區域,所以安全傳感器，如區域保護掃描器、安全光幕、安全鎖、安全地毯、急停開(kāi)關(guān)等的使用已經(jīng)非常普遍，但現在連接這些安全設備的控制系統仍停留在“安全繼電器”或“安全PLC”的非總線(xiàn)控制系統的低級控制狀態(tài)，大大限制了生產(chǎn)過(guò)程控制系統的發(fā)展。但如果將這些安全設備連接到非安全的現場(chǎng)總線(xiàn)系統（如標準的Profibus）上去，就會(huì )存在比較大的安全隱患，是一種非安全的控制狀態(tài)。北京奔馳-戴克有限公司300C項目的總裝車(chē)間采用PROFIBUS作為現場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò )，同時(shí)采用PROFIsafe為安全通信協(xié)議，實(shí)現了控制網(wǎng)絡(luò )和安全網(wǎng)絡(luò )的完美集成，簡(jiǎn)化了控制網(wǎng)絡(luò )結構，節省了安裝成本和工程施工時(shí)間，使系統具有了可靠的安全保護裝置，為安全、穩定生產(chǎn)提供保障。
　　
2. PROFIsafe原理介紹：
　　
隨著(zhù)現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展和廣泛應用,故障安全通信技術(shù)近年也得到了飛速發(fā)展，安全總線(xiàn)系統的應用使得工業(yè)控制系統更具安全性和可用性，同時(shí)提高了系統靈活性，有效節約了布線(xiàn)和工程施工的成本。
　　
與SafetyBus p這種獨立的安全網(wǎng)絡(luò )和獨立的安全PLC想比,Siemens推出的安全通信協(xié)議PROFIsafe將安全設備和標準設備的數據流完全整合在以PROFIBUS為平臺的總線(xiàn)系統中,使標準設備和安全設備能同時(shí)共用一條通信鏈路。從1999年P(guān)ROFIsafe引入以來(lái),TUV已經(jīng)認證了其在PROFIBUS上運用的安全性,達到了IEC61508中SIL3的等級,最近它還獲得了PROFInet上使用安全性的認證。開(kāi)放架構的PROFIsafe使得選擇其他廠(chǎng)商的產(chǎn)品成為可能。目前有大量的廠(chǎng)商都提供支持PROFIsafe的設備，如Banner，Beckhoff，Sick，Turck和Wago等。