PROFIBUS現場總線在沖壓自動化控制系統中的應用
一.項目簡介
1．神龍汽車有限公司是中法合資興建的大型轎車生產經營企業。目前，已形成了年產15萬輛整車和20萬臺發動機的生產能力，主要生產1.36i～1.6i經濟型轎車。
2．神龍汽車有限公司沖壓車間L3線是一條經由手工沖壓生產線過改造后的我國第一條機器人沖壓自動化生產線（見圖一）。其全線的控制系統采用了西門子的PROIBUS現場總線來控制，該條生產線是PROFIBUS總線在工業自動化領域應用的較為典型的例子。通過對其控制系統的分析，我們可以了解到PROFIBUS總線技術在不同控制系統之間是如何進行信息交換和控制的.
二.系統介紹
1. 生產線的組成及功能
整條生產線主要由八臺機器人和五臺壓機組成，分為6個單元（生產線布局為下圖二所示）。
拆垛單元：包括兩個拆垛小車、拆垛機器人R31U、板料對中臺、雙動壓機上料機器人R31L，它負責板料的拆垛、雙料識別、板料的對中及對雙動壓機（30#壓機）的上料。
翻轉單元：包括30＃1400噸雙動壓力機、30＃壓機下料機器人R32U、31＃壓機上料機器人R32L。R32U機器人在接到信號后將拉延成型完的零件取出翻轉并傳送給R32L機器人，R32L機器人將零件吸起送入31＃壓機。
傳送單元 3、4、5：包括三臺600噸單動壓力機和三臺機器人。機器人在接到信號后將壓好的零件從前壓機取出送入后壓機。
出料單元：包括34＃600噸單動壓力機，一臺下料機器人R34U、零件出線皮帶機。機器人為34#壓機下料并傳送零件到線末皮帶機。
三.生產線控制系統的組成
1.沖壓車間L3線整個控制系統主要由以下四個部分組成。
1）壓力機控制部分，由施耐德公司的TSX 47-420 系列PLC來控制。
2）機器人控制部分，由ABB公司的S4C系統來控制。
3）生產線控制部分，由SIEMENS公司的S7 - 412 - 2DP PLC來控制。
4）上位機控制部分，使用Cube SCADA軟件通過PROFIBUS和工業以太網來管理。
2.生產線PLC網絡功能分析（見圖三）
由上圖所見，這個系統是基于一個Siemens S7 PLC S7-412-2DP及其PROFIBUS現場總線組成.,以下我們介紹二個主要部分。
1）PROFIBUS - DP 網絡
主要由壓機和機器人及各單元操作面板組成，網絡的通信由四部分組成：第一部分為機器人的控制部分，采用西門子S7的PLC來控制，它與機器人之間使用的是通過ABB機器人S4C控制器中的PROFIBUS網卡來通信，使用的是PROFIBUS－DP協議；第二部分為壓機和機器人之間的通信，采用的是一種間接的通信方式，它是通過壓機的PLC（TSX 47 - 420）的I／O與S7的PLC的遠程I／O（ET 200）進行點到點的通信，再通過S7處理器與機器人的S4C控制器的PROFIBUS網卡進行數據交換，從而實現了壓機與機器人之間的通信。由于壓機的PLC無PROFIBUS協議，該系統充分利用了S7的遠程I／O功能。第三部分為生產線6個單元使用的OP27人機對話及監控裝置（見圖四），該裝置主要管理和監控本單元的壓機和機器人，使用的是PROFIBUS協議。OP27與機器人、OP27與壓機之間的通信是通過PROFIBUS協議來傳送。具體地說：S7的PLC通過機器人的S4C控制器中PROIBUS卡讀取機器人的狀態，再通過PROFIBUS由S7傳送給OP27。同時，OP27的控制命令也是通過此路徑逆向傳送給機器人；壓機的狀態是通過壓機的PLC的I／O與S7的遠程I／O進行點到點的傳送，再通過PROFIBUS 由S7傳送給OP27。同時，OP27的控制命令也是通過此路徑逆向傳送給壓機。
2）PROFIBUS - FMS&FDL
這個主要由 S5 95F 安全PLC和SCADA工作站兩部分組成，必須注意在S7 PLC PROFIBUS FMS/FDL 設置必須與S5 （安全PLC）的FDL S5 CP541 PROFIBUS 設置和SCADA Cube工作站FDL CP5412A2 參數設置相匹配。
1）由S5 95F PLC先讀取生產線安全裝置各傳感器和執行器的狀態，再由S7與S5之間采用PROFIBUS—FDL接口對接的通信方式，通過S7讀取S5的信息來控制整條生產線的運行并將信息狀態通過PROFIBUS—DP傳送給OP27。
2）本系統還使用了ORSI 自動化公司的SCADA生產線工作站，它主要監視、控制、管理整個生產線，并具有故障診斷及顯示報警。文件管理、生產線報表等功能。由圖三可知：與SCADA連接有兩種通信協議，SCADA與S7之間使用的是PROIBUS—FMS協議；SCADA與機器人控制器S4C之間使用的是TCP/IP協議。SCADA通過PROFIBUS－FMS與S7 PLC 交換信息來監視、控制、管理整個生產線；SCADA通過Ethernet來傳送和備份ABB機器人程序文件。該系統還包括遠程監控系統網絡，可以通過因特網將遠程計算機機與SCADA工作站相連。
四. 結束語
工業現代化的發展，對生產過程的自動控制、信息整合提出了更高的要求，現場總線技術以其標準化、開放性使參與其中的企業受益。通過這次使用PROFIBUS現場總線在神龍汽車公司沖壓L3線的自動控制系統中的成功應用，SIEMENS 公司PROFIBUS現場總線會在神龍汽車公司的技術改造中得到越來越廣泛的應用。
編輯：何世平
1．神龍汽車有限公司是中法合資興建的大型轎車生產經營企業。目前，已形成了年產15萬輛整車和20萬臺發動機的生產能力，主要生產1.36i～1.6i經濟型轎車。
2．神龍汽車有限公司沖壓車間L3線是一條經由手工沖壓生產線過改造后的我國第一條機器人沖壓自動化生產線（見圖一）。其全線的控制系統采用了西門子的PROIBUS現場總線來控制，該條生產線是PROFIBUS總線在工業自動化領域應用的較為典型的例子。通過對其控制系統的分析，我們可以了解到PROFIBUS總線技術在不同控制系統之間是如何進行信息交換和控制的.
二.系統介紹
1. 生產線的組成及功能
整條生產線主要由八臺機器人和五臺壓機組成，分為6個單元（生產線布局為下圖二所示）。
翻轉單元：包括30＃1400噸雙動壓力機、30＃壓機下料機器人R32U、31＃壓機上料機器人R32L。R32U機器人在接到信號后將拉延成型完的零件取出翻轉并傳送給R32L機器人，R32L機器人將零件吸起送入31＃壓機。
傳送單元 3、4、5：包括三臺600噸單動壓力機和三臺機器人。機器人在接到信號后將壓好的零件從前壓機取出送入后壓機。
出料單元：包括34＃600噸單動壓力機，一臺下料機器人R34U、零件出線皮帶機。機器人為34#壓機下料并傳送零件到線末皮帶機。
三.生產線控制系統的組成
1.沖壓車間L3線整個控制系統主要由以下四個部分組成。
1）壓力機控制部分，由施耐德公司的TSX 47-420 系列PLC來控制。
2）機器人控制部分，由ABB公司的S4C系統來控制。
3）生產線控制部分，由SIEMENS公司的S7 - 412 - 2DP PLC來控制。
4）上位機控制部分，使用Cube SCADA軟件通過PROFIBUS和工業以太網來管理。
2.生產線PLC網絡功能分析（見圖三）
1）PROFIBUS - DP 網絡
主要由壓機和機器人及各單元操作面板組成，網絡的通信由四部分組成：第一部分為機器人的控制部分，采用西門子S7的PLC來控制，它與機器人之間使用的是通過ABB機器人S4C控制器中的PROFIBUS網卡來通信，使用的是PROFIBUS－DP協議；第二部分為壓機和機器人之間的通信，采用的是一種間接的通信方式，它是通過壓機的PLC（TSX 47 - 420）的I／O與S7的PLC的遠程I／O（ET 200）進行點到點的通信，再通過S7處理器與機器人的S4C控制器的PROFIBUS網卡進行數據交換，從而實現了壓機與機器人之間的通信。由于壓機的PLC無PROFIBUS協議，該系統充分利用了S7的遠程I／O功能。第三部分為生產線6個單元使用的OP27人機對話及監控裝置（見圖四），該裝置主要管理和監控本單元的壓機和機器人，使用的是PROFIBUS協議。OP27與機器人、OP27與壓機之間的通信是通過PROFIBUS協議來傳送。具體地說：S7的PLC通過機器人的S4C控制器中PROIBUS卡讀取機器人的狀態，再通過PROFIBUS由S7傳送給OP27。同時，OP27的控制命令也是通過此路徑逆向傳送給機器人；壓機的狀態是通過壓機的PLC的I／O與S7的遠程I／O進行點到點的傳送，再通過PROFIBUS 由S7傳送給OP27。同時，OP27的控制命令也是通過此路徑逆向傳送給壓機。
這個主要由 S5 95F 安全PLC和SCADA工作站兩部分組成，必須注意在S7 PLC PROFIBUS FMS/FDL 設置必須與S5 （安全PLC）的FDL S5 CP541 PROFIBUS 設置和SCADA Cube工作站FDL CP5412A2 參數設置相匹配。
1）由S5 95F PLC先讀取生產線安全裝置各傳感器和執行器的狀態，再由S7與S5之間采用PROFIBUS—FDL接口對接的通信方式，通過S7讀取S5的信息來控制整條生產線的運行并將信息狀態通過PROFIBUS—DP傳送給OP27。
2）本系統還使用了ORSI 自動化公司的SCADA生產線工作站，它主要監視、控制、管理整個生產線，并具有故障診斷及顯示報警。文件管理、生產線報表等功能。由圖三可知：與SCADA連接有兩種通信協議，SCADA與S7之間使用的是PROIBUS—FMS協議；SCADA與機器人控制器S4C之間使用的是TCP/IP協議。SCADA通過PROFIBUS－FMS與S7 PLC 交換信息來監視、控制、管理整個生產線；SCADA通過Ethernet來傳送和備份ABB機器人程序文件。該系統還包括遠程監控系統網絡，可以通過因特網將遠程計算機機與SCADA工作站相連。
四. 結束語
工業現代化的發展，對生產過程的自動控制、信息整合提出了更高的要求，現場總線技術以其標準化、開放性使參與其中的企業受益。通過這次使用PROFIBUS現場總線在神龍汽車公司沖壓L3線的自動控制系統中的成功應用，SIEMENS 公司PROFIBUS現場總線會在神龍汽車公司的技術改造中得到越來越廣泛的應用。
編輯：何世平
文章版權歸西部工控xbgk所有，未經許可不得轉載。
服務咨詢