InterBus在汽车总装车间的应用

1、概述

    InterBus总线是世界上最早的现场总线，早在1984就由德国phoenix Contact公司研发，1987年正式在汉诺威博览会上展出。由于该总线的广泛应用和快速发展，已经先后成为德国DIN19258标准，EN50254欧洲标准和IEC61158国际标准。InterBus的各种性能参数非常贴近汽车生产实际的需要，是最早进入汽车工业的现场总线，现在也是世界汽车行业最受欢迎的现场总线，其传统的应用领域就是汽车工业。随着工业自动化的发展，InterBus作为自动化控制的解决方案正越来越多的应用到其他领域，例如物流、造纸、印刷、食品和饮料、楼宇自动化、木材加工、装配和机器人应用、机械工程、工厂自动化、以及过程控制。应用的工程数量达到78万多个，应用节点数量居全球第二。

2、InterBus在神龙汽车股份有限公司的应用

    神龙公司二工厂总装车间是由德国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)(油漆到达线滚床区): 38辆/小时滚床输送线，由滚床等输送设备组成，完成车身从油漆车间向总装车间的输送，车身在滚床输送线上的自动储存和排序，并将车身由滑撬转接到总装内饰宽板链的滑撬上。

    (2)Trim 1 skillet conveyor/IP(PLC4)(内饰一大板线+仪表线):两条地面大板，完成车身在地面大板线上的输送/仪表地面输送线，完成汽车仪表在地面的输送。

    (3)Chassis Line1/Marriage line(PLC5)(底盘线1+合装线):由一条条积放链加一条输送线组成，完成车身在空中积放上的输送以及将发动机合装到车身中。

    (4)Chassis Line2/final line(PLC6)(底盘线2+终端线):由一条条积放链加一条输送线及一条地面大板线组成，完成车身在空中积放上的输送以及将合装完成的整车运输到地面大板线。终端线由一条板链组成，最终部分，符合性检查，返修和接收。

    (5)Door line(PLC7)(车门线):完整的车门积放链输送线，完成车门的拆除、储存、工艺装配、安装、吊具返回等几个功能区域的空中输送。

    (6)Engine line(PLC8)(发动机线):发动机悬链输送线，完成汽车仪表在地面的输送；GAV+Cockpit(PLC8)(前动力总成线):由一组滚道和一条悬链组成，完成前车组分装。

    (7)Water Test/Care/Bussiness Line(PLC9)(雨淋+电检+商业线):由三条板链组成，淋雨和密封检测用于检查所有的进水处；车载计算机和电器元件的CONTEV/COLISE 检测；外观在线检查和返修；CVT 检查；电器，密封和外观返修区，塑料件也可以返修（前翼子板，保险杠）；返修区淋雨间；商业化合格证，车身帖膜。

    (8)Training line(PLC9)(培训线)：由TTS设备组成，完成职工进厂前的培训工作。

    整个系统的自动化方案基本组成如下：

    (1) 各生产区域主PLC 采用法国Schneider 公司P57系列PLC;

    (2) 现场总线控制部分采用德国PHOENIX公司的INTERBUS 总线;

    (3) 监控系统采用的是美国 Rockwell公司的Allen-Bradley系统;

    (4) 各区域的故障警报信息由法国Schneider公司的Magelis XBT GT 人机界面来显示；

    (5) PLC 与PLC 之间及PLC 与 Magelis XBT GT 人机界面之间的通信采用的是工业以太网;

    (6) 各生产区域现场总线之间还通过总线网关（Gateway）互联。

3 对整个系统的功能分析

    (1) 在网络的最底层即现场控制层，我们采用的INTERBUS 总线控制技术。INTERBUS 总线是德国PHOENIX 公司主推的一种现场控制总线，目前在欧美地区应用非常广泛。此系统的稳定性、实时性及高效性已得到世界上各工业企业的广泛认可。在总装分厂生产线上，我们应用了此技术，现场所有的传感器及执行器包括电机的控制模块都就近通过IBS 总线模块直接挂接在总线上，然后总线电缆再与总线适配器相连，最后总线适配器与PLC统一交换信息，如此周而复始，现场信号就是通过这种方式来传输的。INTERBUS 采用的是RS485 串行通讯模式，从而实现了现场数据的串行通讯。其传输速率可达500kbps，最多可带4096 个I/O 点且传输时间小于10ms，无中继器最远传输距离可达12.8kM（双绞线），使用光纤时可更长，故在使用时，其数据传输的高效性和可靠性可得到充分的保证。INTERBUS 总线的故障诊断简单可靠，可直接显示在总线控制器的显示屏上，也可使用PHOENIX 公司提供的可视化编程软件CMD 进行组态和诊断，其操作简单易行。另外值得注意的是在此系统中我们使用了PHOENIX 公司专门为INTERBUS 总线之间直接互联提供的网关（Gateway）模块，最多可提供10个字节信息容量。这为不同区域总线与总线的信号交换提供了一种极为便利的解决方案。

    (2) 图1 可知，在九个主要生产区域的主PLC(Schneider P57)及监控室的PC（RSVIEW）之间，我们采用的是基于TCP/IP技术的工业以太网。在这一层网络中，主要传递的生产现场的故障警报信息以及生产线状态的动态信息。由各生产区域主PLC 搜集本区域的故障信息以及生产现场的动态信息，然后再通过以太网传至监控室PC 的RSVIEW 系统中进行处理，将生产现场的信息动态的显示在RSVIEW 中已制作好的画面中，以利于相关人员随时跟踪现场的生产状态，同时在监控室PC机上也可根据情况对生产现场发出相关指令。

    (3) 生产区域主控柜上，我们各设计了一台人机对话界面Magelis XBT GT 如图1 所示，通过以太网与PLC相联进行通讯，此界面主要是为搜集现场的实时故障信息，以利于维修人员快速发现和解决故障而使用。 

4 现有控制方式与传统控制方式的比较

    (1) 在传统的直接I/O控制方式下，现场的每一个元件及设备都必须单独通过电缆与安装在离设备相对较远的控制柜中的PLC I/O 卡相连,然后再由PLC 依次扫描各I/O 卡来采集所需信息。这种控制模式的特点必然导致现场设备和PLC控制柜之间有大量的电缆线连接，而且控制点越多，所需I/O卡也会越多。再者如果整个控制区域面积较大，有的电缆线势必要铺设很长的距离，这必将大大增加现场设备安装工作量及成本，而且对现场信号的衰减及抗干扰性都会有较大影响。在这种控制模式下，现场设备的故障点必然会增多，而其运行的可靠性也会相应降低。而在涂装分厂北扩返修线上，我们采用了现场总线的控制模式，在这种模式下，从主控柜只需引出一根总线通讯电缆到现场，现场所有的元件都就近挂接在总线控制模块上，从工作现场采集的各种信号通过同总线通讯电缆送至PLC进行处理，显而易见，这种安装方式将极大的降低现场设备安装工作量及安装成本，据专家统计，一般可节约40% 的工作量。对于INTERBUS 现场总线，在无需中继器的情况下，其最远传输距离可达12.8kM（双绞线），传输速率可达500kbps 至2Mbps，这无疑又解决了信号长距离传输的可靠性及高效性的问题，这对较大范围及较长距离的控制是极其有优势的，而汽车工业又正好具有这一特点。

    (2) 现场总线及工业以太网都是基于网络概念的一种新兴技术，是信息网络技术在工业领域的一种高级应用。正是由于这一点，相对传统的自动化控制方式，这种方式具有更强的开放性和兼容性，随着TCP/IP技术在工业网络的运用，这种优势就表现得尤为突出。我们现在甚至可以在工业现场网络和企业局域网甚至因特网之间建立统一的信息交换，这对设备的远程控制和诊断以及生产指令和信息的传递是非常有用的，符合信息时代的技术特点，这在传统的控制领域里是根本无法实现的。

5 结束语

    汽车厂的总装车间自动化要求比较高，故障率要求很低，用什么样的控制方式直接关系到该系统日后的使用和系统可维护性及可扩展性，INTERBUS 现场总线能与PLC 系统很好的集成在一起, 其实施简单、可靠、诊断功能强大，而且可扩展性好，实践证明在神龙汽车股份有限公司总装车间的方案是非常成功的。