Profibus現場總線技術在汽車、摩托車行業生產環節中的應用

Profibus現場總線技術在汽車、摩托車行業生產環節中的應用

一、項目概況

長安汽車制造廠原來可以生產6種型號汽車，年產量在8萬輛左右。他的總裝生產線是在80年代末引進美國50年代技術制造的，由于在設計、制造上存在許多缺陷，導致系統有故障率高，生產效率低等諸多問題。長安公司為適應中國加入WTO后對汽車行業的沖擊，保持中國微型汽車生產企業的龍頭位置，在不斷推出新車型的同時，生產線的制造能力成為了企業發展的瓶頸。通過我們對總裝生產線的改造，大大提高了生產效率，將產量提高到20萬輛/年，并且具備了多種車型混裝能力，可以滿足不斷推出新車型的生產需求。

二、改造方案的確定

Profibus利用了現有的國家標準和國際標準。其協議以國際ISO（國際標準組織）標準OSI（開放系統互連）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。一類是面向用戶的第5層到第7層，另一類是面向網絡的第1層到第4層。第1層到第4層描述數據從一個地方傳輸到另一個地方，而第5層到第7層給用戶提供適當的方式去訪問網絡系統。

三、系統結構

整個總裝車間的輸入/輸出信息形式多樣（包括圖像、圖形、文字、語音、數字等多媒體形式），信息量大，對系統功能要求高。控制監視任務不僅僅限于單機的檢測和控制問題，而且還實現了對整個車間的監控、故障診斷、物流優化、生產預報和調度。以PLC和計算機為核心的信息處理機制完成對綜合信息的管理、生產過程的計劃、調度、監視與自動化控制，系統具有以下三個主要方面的功能：

1、現場生產數據的采集、分析、處理、動態追蹤、工藝控制等前臺生產現場檢測與控制；

2、車型數據、設備故障信息、安裝工位管理等后臺信息管理；

3、車間運行監控與計劃調度指揮，內部-控、LED等多媒體系統。

（1）信息層

總裝車間內部和同廠區其他部門進行數據交換采用標準TCP/IP以太網結構，工業控制部分采用西門子現場總線結構。這種設計可以將生產信息管理網絡和工業控制網絡區分開來，實現信息分流，便于根據信息管理和工業控制對網絡速度及傳輸可靠度等性能的不同要求進行網絡設置，既能滿足信息管理大量數據交互的可靠性，又能保證工控信號傳遞的實時性和準確性。監控工作站、管理工作站、現場信息LED服務器、數據庫及應用軟件的用戶之間通過TCP/IP通信協議實現信息的傳輸與共享。數據庫中的數據只有通過服務器才能夠與用戶、現場設備之間進行信息的交流（監控計算機除外）。用戶既可以通過Windows內建的IE瀏覽器實現生產現場信息的獲取與交互，也可以直接與數據服務器進行信息的交流，再通過監控計算機實現對現場設備的控制。用戶不直接參與控制現場設備與數據庫，既保證了數據的安全性與底層設備的健壯性和人機交互界面的透明性與友好性。

（2）控制層

現場控制站采用以西門子S7平臺為控制核心，分布在各工藝段，PLC主站之間和中央監控計算機通過Profibus-FMS網絡協議相連，實現控制信號的高速傳輸。PLC自動監測重要設備的運行狀態，并對設備進行自動控制，可人工干預調整工藝參數變化。Profibus-FMS使用了第1層、第2層和第7層。應用層（第7層）包括FMS（現場總線報文規范）和LLI（低層接口）。FMS包含應用協議和提供的通信服務。LLI建立各種類型的通信關系，并給FMS提供不依賴于設備的對第2層的訪問。FMS處理單元級（PLC和PC）的數據通信。功能強大的FMS服務可在廣泛的應用領域內使用，并為解決復雜通信任務提供了很大的靈活性。

（3）設備層

四、系統特點

五、結束語

本系統在一次投運成功，至今運行穩定，通過了用戶驗收，得到了好評。該系統通過Profibus現場總線技術將現場設備的控制與生產管理緊密結合，實現了控制、管理和監視的機電一體化，提高了生產線綜合自動化水平，可以廣泛地應用于汽車、摩托車行業的成車總裝和發動機總裝等生產環節。

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