Profibus现场总线技术在汽车、摩托车行业生产环节中的应用

Profibus现场总线技术在汽车、摩托车行业生产环节中的应用

一、项目概况

长安汽车制造厂原来可以生产6种型号汽车，年产量在8万辆左右。他的总装生产线是在80年代末引进美国50年代技术制造的，由于在设计、制造上存在许多缺陷，导致系统有故障率高，生产效率低等诸多问题。长安公司为适应中国加入WTO后对汽车行业的冲击，保持中国微型汽车生产企业的龙头位置，在不断推出新车型的同时，生产线的制造能力成为了企业发展的瓶颈。通过我们对总装生产线的改造，大大提高了生产效率，将产量提高到20万辆/年，并且具备了多种车型混装能力，可以满足不断推出新车型的生产需求。

二、改造方案的确定

Profibus利用了现有的国家标准和国际标准。其协议以国际ISO（国际标准组织）标准OSI（开放系统互连）参考模型为基础。ISO/OSI通信标准模型由7层组织，并分成两类。一类是面向用户的第5层到第7层，另一类是面向网络的第1层到第4层。第1层到第4层描述数据从一个地方传输到另一个地方，而第5层到第7层给用户提供适当的方式去访问网络系统。

三、系统结构

整个总装车间的输入/输出信息形式多样（包括图像、图形、文字、语音、数字等多媒体形式），信息量大，对系统功能要求高。控制监视任务不仅仅限于单机的检测和控制问题，而且还实现了对整个车间的监控、故障诊断、物流优化、生产预报和调度。以PLC和计算机为核心的信息处理机制完成对综合信息的管理、生产过程的计划、调度、监视与自动化控制，系统具有以下三个主要方面的功能：

1、现场生产数据的采集、分析、处理、动态追踪、工艺控制等前台生产现场检测与控制；

2、车型数据、设备故障信息、安装工位管理等后台信息管理；

3、车间运行监控与计划调度指挥，内部-控、LED等多媒体系统。

（1）信息层

总装车间内部和同厂区其他部门进行数据交换采用标准TCP/IP以太网结构，工业控制部分采用西门子现场总线结构。这种设计可以将生产信息管理网络和工业控制网络区分开来，实现信息分流，便于根据信息管理和工业控制对网络速度及传输可靠度等性能的不同要求进行网络设置，既能满足信息管理大量数据交互的可靠性，又能保证工控信号传递的实时性和准确性。监控工作站、管理工作站、现场信息LED服务器、数据库及应用软件的用户之间通过TCP/IP通信协议实现信息的传输与共享。数据库中的数据只有通过服务器才能够与用户、现场设备之间进行信息的交流（监控计算机除外）。用户既可以通过Windows内建的IE浏览器实现生产现场信息的获取与交互，也可以直接与数据服务器进行信息的交流，再通过监控计算机实现对现场设备的控制。用户不直接参与控制现场设备与数据库，既保证了数据的安全性与底层设备的健壮性和人机交互界面的透明性与友好性。

（2）控制层

现场控制站采用以西门子S7平台为控制核心，分布在各工艺段，PLC主站之间和中央监控计算机通过Profibus-FMS网络协议相连，实现控制信号的高速传输。PLC自动监测重要设备的运行状态，并对设备进行自动控制，可人工干预调整工艺参数变化。Profibus-FMS使用了第1层、第2层和第7层。应用层（第7层）包括FMS（现场总线报文规范）和LLI（低层接口）。FMS包含应用协议和提供的通信服务。LLI建立各种类型的通信关系，并给FMS提供不依赖于设备的对第2层的访问。FMS处理单元级（PLC和PC）的数据通信。功能强大的FMS服务可在广泛的应用领域内使用，并为解决复杂通信任务提供了很大的灵活性。

（3）设备层

四、系统特点

五、结束语

本系统在一次投运成功，至今运行稳定，通过了用户验收，得到了好评。该系统通过Profibus现场总线技术将现场设备的控制与生产管理紧密结合，实现了控制、管理和监视的机电一体化，提高了生产线综合自动化水平，可以广泛地应用于汽车、摩托车行业的成车总装和发动机总装等生产环节。

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