InterBus在汽車總裝車間的應(yīng)用

1、概述

InterBus總線是世界上最早的現(xiàn)場總線，早在1984就由德國phoenix Contact公司研發(fā)，1987年正式在漢諾威博覽會(huì)上展出。由于該總線的廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展，已經(jīng)先后成為德國DIN19258標(biāo)準(zhǔn)，EN50254歐洲標(biāo)準(zhǔn)和IEC61158國際標(biāo)準(zhǔn)。InterBus的各種性能參數(shù)非常貼近汽車生產(chǎn)實(shí)際的需要，是最早進(jìn)入汽車工業(yè)的現(xiàn)場總線，現(xiàn)在也是世界汽車行業(yè)最受歡迎的現(xiàn)場總線，其傳統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域就是汽車工業(yè)。隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，InterBus作為自動(dòng)化控制的解決方案正越來越多的應(yīng)用到其他領(lǐng)域，例如物流、造紙、印刷、食品和飲料、樓宇自動(dòng)化、木材加工、裝配和機(jī)器人應(yīng)用、機(jī)械工程、工廠自動(dòng)化、以及過程控制。應(yīng)用的工程數(shù)量達(dá)到78萬多個(gè)，應(yīng)用節(jié)點(diǎn)數(shù)量居全球第二。

2、InterBus在神龍汽車股份有限公司的應(yīng)用

神龍公司二工廠總裝車間是由德國DURR承建，并于2009年12月完工并投入使用其主要包括如下九部分：

(1)Skid buffer line( PLC1 &PLC2 &PLC3)(油漆到達(dá)線滾床區(qū)): 38輛/小時(shí)滾床輸送線，由滾床等輸送設(shè)備組成，完成車身從油漆車間向總裝車間的輸送，車身在滾床輸送線上的自動(dòng)儲(chǔ)存和排序，并將車身由滑撬轉(zhuǎn)接到總裝內(nèi)飾寬板鏈的滑撬上。

(2)Trim 1 skillet conveyor/IP(PLC4)(內(nèi)飾一大板線+儀表線):兩條地面大板，完成車身在地面大板線上的輸送/儀表地面輸送線，完成汽車儀表在地面的輸送。

(3)Chassis Line1/Marriage line(PLC5)(底盤線1+合裝線):由一條條積放鏈加一條輸送線組成，完成車身在空中積放上的輸送以及將發(fā)動(dòng)機(jī)合裝到車身中。

(4)Chassis Line2/final line(PLC6)(底盤線2+終端線):由一條條積放鏈加一條輸送線及一條地面大板線組成，完成車身在空中積放上的輸送以及將合裝完成的整車運(yùn)輸?shù)降孛娲蟀寰€。終端線由一條板鏈組成，最終部分，符合性檢查，返修和接收。

(5)Door line(PLC7)(車門線):完整的車門積放鏈輸送線，完成車門的拆除、儲(chǔ)存、工藝裝配、安裝、吊具返回等幾個(gè)功能區(qū)域的空中輸送。

(6)Engine line(PLC8)(發(fā)動(dòng)機(jī)線):發(fā)動(dòng)機(jī)懸鏈輸送線，完成汽車儀表在地面的輸送；GAV+Cockpit(PLC8)(前動(dòng)力總成線):由一組滾道和一條懸鏈組成，完成前車組分裝。

(7)Water Test/Care/Bussiness Line(PLC9)(雨淋+電檢+商業(yè)線):由三條板鏈組成，淋雨和密封檢測用于檢查所有的進(jìn)水處；車載計(jì)算機(jī)和電器元件的CONTEV/COLISE 檢測；外觀在線檢查和返修；CVT 檢查；電器，密封和外觀返修區(qū)，塑料件也可以返修（前翼子板，保險(xiǎn)杠）；返修區(qū)淋雨間；商業(yè)化合格證，車身帖膜。

(8)Training line(PLC9)(培訓(xùn)線)：由TTS設(shè)備組成，完成職工進(jìn)廠前的培訓(xùn)工作。

整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化方案基本組成如下：

(1) 各生產(chǎn)區(qū)域主PLC 采用法國Schneider 公司P57系列PLC;

(2) 現(xiàn)場總線控制部分采用德國PHOENIX公司的INTERBUS 總線;

(3) 監(jiān)控系統(tǒng)采用的是美國 Rockwell公司的Allen-Bradley系統(tǒng);

(4) 各區(qū)域的故障警報(bào)信息由法國Schneider公司的Magelis XBT GT 人機(jī)界面來顯示；

(5) PLC 與PLC 之間及PLC 與 Magelis XBT GT 人機(jī)界面之間的通信采用的是工業(yè)以太網(wǎng);

(6) 各生產(chǎn)區(qū)域現(xiàn)場總線之間還通過總線網(wǎng)關(guān)（Gateway）互聯(lián)。

3 對整個(gè)系統(tǒng)的功能分析

(1) 在網(wǎng)絡(luò)的最底層即現(xiàn)場控制層，我們采用的INTERBUS 總線控制技術(shù)。INTERBUS 總線是德國PHOENIX 公司主推的一種現(xiàn)場控制總線，目前在歐美地區(qū)應(yīng)用非常廣泛。此系統(tǒng)的穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性及高效性已得到世界上各工業(yè)企業(yè)的廣泛認(rèn)可。在總裝分廠生產(chǎn)線上，我們應(yīng)用了此技術(shù)，現(xiàn)場所有的傳感器及執(zhí)行器包括電機(jī)的控制模塊都就近通過IBS 總線模塊直接掛接在總線上，然后總線電纜再與總線適配器相連，最后總線適配器與PLC統(tǒng)一交換信息，如此周而復(fù)始，現(xiàn)場信號(hào)就是通過這種方式來傳輸?shù)摹NTERBUS 采用的是RS485 串行通訊模式，從而實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場數(shù)據(jù)的串行通訊。其傳輸速率可達(dá)500kbps，最多可帶4096 個(gè)I/O 點(diǎn)且傳輸時(shí)間小于10ms，無中繼器最遠(yuǎn)傳輸距離可達(dá)12.8kM（雙絞線），使用光纖時(shí)可更長，故在使用時(shí)，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝院涂煽啃钥傻玫匠浞值谋ＷC。INTERBUS 總線的故障診斷簡單可靠，可直接顯示在總線控制器的顯示屏上，也可使用PHOENIX 公司提供的可視化編程軟件CMD 進(jìn)行組態(tài)和診斷，其操作簡單易行。另外值得注意的是在此系統(tǒng)中我們使用了PHOENIX 公司專門為INTERBUS 總線之間直接互聯(lián)提供的網(wǎng)關(guān)（Gateway）模塊，最多可提供10個(gè)字節(jié)信息容量。這為不同區(qū)域總線與總線的信號(hào)交換提供了一種極為便利的解決方案。

(2) 圖1 可知，在九個(gè)主要生產(chǎn)區(qū)域的主PLC(Schneider P57)及監(jiān)控室的PC（RSVIEW）之間，我們采用的是基于TCP/IP技術(shù)的工業(yè)以太網(wǎng)。在這一層網(wǎng)絡(luò)中，主要傳遞的生產(chǎn)現(xiàn)場的故障警報(bào)信息以及生產(chǎn)線狀態(tài)的動(dòng)態(tài)信息。由各生產(chǎn)區(qū)域主PLC 搜集本區(qū)域的故障信息以及生產(chǎn)現(xiàn)場的動(dòng)態(tài)信息，然后再通過以太網(wǎng)傳至監(jiān)控室PC 的RSVIEW 系統(tǒng)中進(jìn)行處理，將生產(chǎn)現(xiàn)場的信息動(dòng)態(tài)的顯示在RSVIEW 中已制作好的畫面中，以利于相關(guān)人員隨時(shí)跟蹤現(xiàn)場的生產(chǎn)狀態(tài)，同時(shí)在監(jiān)控室PC機(jī)上也可根據(jù)情況對生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)出相關(guān)指令。

(3) 生產(chǎn)區(qū)域主控柜上，我們各設(shè)計(jì)了一臺(tái)人機(jī)對話界面Magelis XBT GT 如圖1 所示，通過以太網(wǎng)與PLC相聯(lián)進(jìn)行通訊，此界面主要是為搜集現(xiàn)場的實(shí)時(shí)故障信息，以利于維修人員快速發(fā)現(xiàn)和解決故障而使用。

4 現(xiàn)有控制方式與傳統(tǒng)控制方式的比較

(1) 在傳統(tǒng)的直接I/O控制方式下，現(xiàn)場的每一個(gè)元件及設(shè)備都必須單獨(dú)通過電纜與安裝在離設(shè)備相對較遠(yuǎn)的控制柜中的PLC I/O 卡相連,然后再由PLC 依次掃描各I/O 卡來采集所需信息。這種控制模式的特點(diǎn)必然導(dǎo)致現(xiàn)場設(shè)備和PLC控制柜之間有大量的電纜線連接，而且控制點(diǎn)越多，所需I/O卡也會(huì)越多。再者如果整個(gè)控制區(qū)域面積較大，有的電纜線勢必要鋪設(shè)很長的距離，這必將大大增加現(xiàn)場設(shè)備安裝工作量及成本，而且對現(xiàn)場信號(hào)的衰減及抗干擾性都會(huì)有較大影響。在這種控制模式下，現(xiàn)場設(shè)備的故障點(diǎn)必然會(huì)增多，而其運(yùn)行的可靠性也會(huì)相應(yīng)降低。而在涂裝分廠北擴(kuò)返修線上，我們采用了現(xiàn)場總線的控制模式，在這種模式下，從主控柜只需引出一根總線通訊電纜到現(xiàn)場，現(xiàn)場所有的元件都就近掛接在總線控制模塊上，從工作現(xiàn)場采集的各種信號(hào)通過同總線通訊電纜送至PLC進(jìn)行處理，顯而易見，這種安裝方式將極大的降低現(xiàn)場設(shè)備安裝工作量及安裝成本，據(jù)專家統(tǒng)計(jì)，一般可節(jié)約40% 的工作量。對于INTERBUS 現(xiàn)場總線，在無需中繼器的情況下，其最遠(yuǎn)傳輸距離可達(dá)12.8kM（雙絞線），傳輸速率可達(dá)500kbps 至2Mbps，這無疑又解決了信號(hào)長距離傳輸?shù)目煽啃约案咝缘膯栴}，這對較大范圍及較長距離的控制是極其有優(yōu)勢的，而汽車工業(yè)又正好具有這一特點(diǎn)。

(2) 現(xiàn)場總線及工業(yè)以太網(wǎng)都是基于網(wǎng)絡(luò)概念的一種新興技術(shù)，是信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的一種高級(jí)應(yīng)用。正是由于這一點(diǎn)，相對傳統(tǒng)的自動(dòng)化控制方式，這種方式具有更強(qiáng)的開放性和兼容性，隨著TCP/IP技術(shù)在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)用，這種優(yōu)勢就表現(xiàn)得尤為突出。我們現(xiàn)在甚至可以在工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)局域網(wǎng)甚至因特網(wǎng)之間建立統(tǒng)一的信息交換，這對設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和診斷以及生產(chǎn)指令和信息的傳遞是非常有用的，符合信息時(shí)代的技術(shù)特點(diǎn)，這在傳統(tǒng)的控制領(lǐng)域里是根本無法實(shí)現(xiàn)的。

5 結(jié)束語

汽車廠的總裝車間自動(dòng)化要求比較高，故障率要求很低，用什么樣的控制方式直接關(guān)系到該系統(tǒng)日后的使用和系統(tǒng)可維護(hù)性及可擴(kuò)展性，INTERBUS 現(xiàn)場總線能與PLC 系統(tǒng)很好的集成在一起, 其實(shí)施簡單、可靠、診斷功能強(qiáng)大，而且可擴(kuò)展性好，實(shí)踐證明在神龍汽車股份有限公司總裝車間的方案是非常成功的。