安全總線(xiàn)協(xié)議PROFIsafe在汽車(chē)廠(chǎng)總裝車(chē)間的應用
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3. 300C總裝車(chē)間控制系統結構
現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展，改變了汽車(chē)廠(chǎng)控制系統的控制結構，近年新上項目均采用了以現場(chǎng)總線(xiàn)和分布式I/O為主的控制結構。開(kāi)放式現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的使用，不僅能使不同供貨商的設備共存于一個(gè)總線(xiàn)系統中，而且還能簡(jiǎn)化布線(xiàn)，加快信息在數字網(wǎng)絡(luò )上的傳播。但際上，標準的現場(chǎng)總線(xiàn)系統還不能算是一個(gè)完美的總線(xiàn)系統，尤其在“安全控制”方面存在著(zhù)很大的漏洞。PROFIsafe安全通信協(xié)議是PROFIBUS網(wǎng)絡(luò )在安全領(lǐng)域的擴展，PROFIsafe的引入使PROFIBUS更具完整性。
300C項目總裝車(chē)間按工藝分由三部分構成：漆后緩沖區、門(mén)線(xiàn)、內飾/底盤(pán)線(xiàn)。漆后緩沖區實(shí)現了總裝車(chē)間和噴涂車(chē)間的接口，從噴涂車(chē)間接收到噴好漆的車(chē)身,然后根據車(chē)的不同型號和顏色進(jìn)行編組，根據管理層的生產(chǎn)任務(wù)，按要求將車(chē)身移交給總裝的內飾線(xiàn)。內飾線(xiàn)由兩條輸送線(xiàn)組成，全長(cháng)300米，45個(gè)工位，線(xiàn)上按汽車(chē)安裝工藝編排工位任務(wù)，兩條內飾線(xiàn)間通過(guò)快鏈銜接。與內飾線(xiàn)相同，底盤(pán)線(xiàn)也有兩條線(xiàn)組成，內飾和底盤(pán)間通過(guò)快鏈相連，底盤(pán)線(xiàn)上要與發(fā)動(dòng)機合裝線(xiàn)和加注機進(jìn)行信號交接。在底盤(pán)線(xiàn)的末端會(huì )有升降機將裝配好的車(chē)放到尾線(xiàn)上，進(jìn)行裝門(mén)和監測。門(mén)線(xiàn)作為總裝的一部分，完成車(chē)門(mén)的安裝和輸送。
整個(gè)總裝車(chē)間控制系統建立在PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)基礎上，根據工藝劃分由三部分構成，每部分由一個(gè)CPU416F-2作為PROFIBUS主站和ET200S分布式I/O組成，不同PROFIBUS網(wǎng)絡(luò )間采用DP COUPLER交接信號。本文以?xún)蕊?底盤(pán)線(xiàn)為例介紹了系統控制結構和PROFIsafe的應用。
內飾底盤(pán)線(xiàn)分慢鏈和快鏈,慢鏈為工藝線(xiàn),包括2條內飾線(xiàn)、2條底盤(pán)線(xiàn)、尾線(xiàn)，全長(cháng)700多米；快鏈實(shí)現了2條內飾線(xiàn)、2條底盤(pán)線(xiàn)間的銜接和吊具緩沖功能?？刂葡到y由一個(gè)CPU416F-2為主站,20個(gè)ET200S、11個(gè)ET200ECO、7個(gè)MasterDrive和8個(gè)PP17和1個(gè)TP270等從站組成,通過(guò)DP Coupler與緩沖區交接信號。如圖5為內飾底盤(pán)線(xiàn)的控制網(wǎng)絡(luò )PROFIBUS簡(jiǎn)圖,安全模塊分布于各個(gè)ET200S從站內,通過(guò)IM151HF接口模塊與主站416F-2進(jìn)行安去通信?，F場(chǎng)急停、門(mén)開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、光幕等安全信號通過(guò)安全模塊輸入點(diǎn)連接到控制系統中。這樣整個(gè)系統的控制設備和安全設備就通過(guò)一條PROFIBUS總線(xiàn)連接起來(lái)了。
安全模塊的輸入采用4/8F-DI，輸出采用4F-DO，在電氣硬件設計上安全模塊的本身特性使安全模塊的供電和模塊接線(xiàn)與控制部分相分離，既如果安全模塊和普通模塊電氣設計上相互交叉，安全模塊將報錯。在硬件組態(tài)中，也可對安全模塊的屬性進(jìn)行進(jìn)一步的設置，例如選擇通道評估類(lèi)型，兩線(xiàn)傳感器輸出信號的誤差時(shí)間，產(chǎn)生誤差后替代值。同時(shí)，在軟件設計上，PROFIsafe也采用控制軟件與安全通信軟件相分離的方法，來(lái)提高系統的安全等級。軟件設計中所有的安全程序將通過(guò)一個(gè)屬性為F-CALL的FC塊，完成程序的執行。
本系統安全程序參照Siemens安全程序編寫(xiě)標準的基礎上,采用奔馳 IntegraBBDC標準程序庫,采集安全模塊的輸入并進(jìn)行處理,同時(shí)通過(guò)安全模塊的輸出來(lái)控制電機接觸器的分斷。圖6為安全程序基本機構,通過(guò)處理輸入點(diǎn)的FC程序塊，對急停、限位開(kāi)關(guān)、光幕等安全輸入信號進(jìn)行處理,同時(shí)將處理過(guò)的信號輸出給處理輸出模塊的FC塊，輸出模塊的FC塊直接輸出控制信號給DO點(diǎn)，來(lái)控制接觸器動(dòng)作。圖6中，分別采集了兩個(gè)急停的輸入信號給兩個(gè)FC塊，把FC塊的輸出相與給到輸出模塊的輸入點(diǎn)上，這樣只要有一個(gè)急停被觸發(fā)，輸出模塊就會(huì )動(dòng)作。
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