安全總線協(xié)議PROFIsafe在汽車廠總裝車間的應(yīng)用
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3. 300C總裝車間控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，改變了汽車廠控制系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)，近年新上項目均采用了以現(xiàn)場總線和分布式I/O為主的控制結(jié)構(gòu)。開放式現(xiàn)場總線技術(shù)的使用，不僅能使不同供貨商的設(shè)備共存于一個總線系統(tǒng)中，而且還能簡化布線，加快信息在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)上的傳播。但際上，標準的現(xiàn)場總線系統(tǒng)還不能算是一個完美的總線系統(tǒng)，尤其在“安全控制”方面存在著很大的漏洞。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項目總裝車間按工藝分由三部分構(gòu)成：漆后緩沖區(qū)、門線、內(nèi)飾/底盤線。漆后緩沖區(qū)實現(xiàn)了總裝車間和噴涂車間的接口，從噴涂車間接收到噴好漆的車身,然后根據(jù)車的不同型號和顏色進行編組，根據(jù)管理層的生產(chǎn)任務(wù)，按要求將車身移交給總裝的內(nèi)飾線。內(nèi)飾線由兩條輸送線組成，全長300米，45個工位，線上按汽車安裝工藝編排工位任務(wù)，兩條內(nèi)飾線間通過快鏈銜接。與內(nèi)飾線相同，底盤線也有兩條線組成，內(nèi)飾和底盤間通過快鏈相連，底盤線上要與發(fā)動機合裝線和加注機進行信號交接。在底盤線的末端會有升降機將裝配好的車放到尾線上，進行裝門和監(jiān)測。門線作為總裝的一部分，完成車門的安裝和輸送。
整個總裝車間控制系統(tǒng)建立在PROFIBUS現(xiàn)場總線基礎(chǔ)上，根據(jù)工藝劃分由三部分構(gòu)成，每部分由一個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。本文以內(nèi)飾/底盤線為例介紹了系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)和PROFIsafe的應(yīng)用。
內(nèi)飾底盤線分慢鏈和快鏈,慢鏈為工藝線,包括2條內(nèi)飾線、2條底盤線、尾線，全長700多米；快鏈實現(xiàn)了2條內(nèi)飾線、2條底盤線間的銜接和吊具緩沖功能?？刂葡到y(tǒng)由一個CPU416F-2為主站,20個ET200S、11個ET200ECO、7個MasterDrive和8個PP17和1個TP270等從站組成,通過DP Coupler與緩沖區(qū)交接信號。如圖5為內(nèi)飾底盤線的控制網(wǎng)絡(luò)PROFIBUS簡圖,安全模塊分布于各個ET200S從站內(nèi),通過IM151HF接口模塊與主站416F-2進行安去通信。現(xiàn)場急停、門開關(guān)、限位開關(guān)、光幕等安全信號通過安全模塊輸入點連接到控制系統(tǒng)中。這樣整個系統(tǒng)的控制設(shè)備和安全設(shè)備就通過一條PROFIBUS總線連接起來了。
安全模塊的輸入采用4/8F-DI，輸出采用4F-DO，在電氣硬件設(shè)計上安全模塊的本身特性使安全模塊的供電和模塊接線與控制部分相分離，既如果安全模塊和普通模塊電氣設(shè)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行進一步的設(shè)置，例如選擇通道評估類型，兩線傳感器輸出信號的誤差時間，產(chǎn)生誤差后替代值。同時，在軟件設(shè)計上，PROFIsafe也采用控制軟件與安全通信軟件相分離的方法，來提高系統(tǒng)的安全等級。軟件設(shè)計中所有的安全程序?qū)⑼ㄟ^一個屬性為F-CALL的FC塊，完成程序的執(zhí)行。
本系統(tǒng)安全程序參照Siemens安全程序編寫標準的基礎(chǔ)上,采用奔馳 IntegraBBDC標準程序庫,采集安全模塊的輸入并進行處理,同時通過安全模塊的輸出來控制電機接觸器的分斷。圖6為安全程序基本機構(gòu),通過處理輸入點的FC程序塊，對急停、限位開關(guān)、光幕等安全輸入信號進行處理,同時將處理過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，來控制接觸器動作。圖6中，分別采集了兩個急停的輸入信號給兩個FC塊，把FC塊的輸出相與給到輸出模塊的輸入點上，這樣只要有一個急停被觸發(fā)，輸出模塊就會動作。
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