安全總線協議PROFIsafe在汽車廠總裝車間的應用

1. 項目介紹
　　
北京奔馳-戴姆勒柯萊斯勒有限公司是北京北汽集團與奔馳-戴姆勒柯萊斯勒的合資企業，于05年10月開始在北京亦莊新建汽車生產廠,本地化生產奔馳E200、E280系列和戴姆勒柯萊斯勒300C系列車型。新建廠由兩個廠區組成,一邊是生產奔馳車的焊裝和總裝車間，另一邊是生產300C的焊裝和總裝車間。兩個車間共用一個噴涂車間,這次建廠并沒有新建沖壓車間。整個項目控制系統的實施完全依照IntegraBBDC V1.02標準（奔馳和Siemens合訂汽車廠控制系統標準）和北京奔馳-戴姆勒柯萊斯勒汽車有限公司企業標準。
　　
根據300C整車生產工藝，控制系統機構如圖1。設備層面控制系統采用總線方式，集中控制各生產車間生產線，各生產控制系統上層通過TCP/IP通訊協議和廠級計算機系統相接入的接口?，F場總線采用SIEMENS公司PROFIBUS總線，相關總線I/O擴展元件以此為基礎搭建。通常情況下工廠的控制系統可以分為五層：傳感器/執行器層、現場總線層、控制層、 區域管理層、生產管理層。

在控制層采用了Siemens控制系統 CPU416F-2作系統主站，采用WinCC開發了中控室人機界面；而現場總線層采用了如下PROFIBUS從站：ET200S和ET200ECO作分布式I/O，MasterDrive作工藝線和升降機的驅動裝置,ET200FC變頻器作滾床、推車機等設備的驅動設備，PP17作操作面板，TP270作現場HMI；傳感器層采用了Siemens大量接近開關。安全系統方面采用了Siemens的PROFIsafe安全總線協議、分布式安全模塊4/8F-DI和4F-DO、光幕、急停按鈕和門開關等產品。
　　
本文針對PROFIsafe在300C總裝車間的應用，描述了PROFIsafe實現安全機制的機理，結合PROFIsafe的實際工程應用，探討了應用方法和使用效果。
　　
在汽車生產廠，尤其是在自動化程度較高的焊裝車間和總裝車間，大量的焊接機器人和裝配機械手的出現，造成了許多需要安全保護的危險區域,所以安全傳感器，如區域保護掃描器、安全光幕、安全鎖、安全地毯、急停開關等的使用已經非常普遍，但現在連接這些安全設備的控制系統仍停留在“安全繼電器”或“安全PLC”的非總線控制系統的低級控制狀態，大大限制了生產過程控制系統的發展。但如果將這些安全設備連接到非安全的現場總線系統（如標準的Profibus）上去，就會存在比較大的安全隱患，是一種非安全的控制狀態。北京奔馳-戴克有限公司300C項目的總裝車間采用PROFIBUS作為現場控制網絡，同時采用PROFIsafe為安全通信協議，實現了控制網絡和安全網絡的完美集成，簡化了控制網絡結構，節省了安裝成本和工程施工時間，使系統具有了可靠的安全保護裝置，為安全、穩定生產提供保障。
　　
2. PROFIsafe原理介紹：
　　
隨著現場總線技術的發展和廣泛應用,故障安全通信技術近年也得到了飛速發展，安全總線系統的應用使得工業控制系統更具安全性和可用性，同時提高了系統靈活性，有效節約了布線和工程施工的成本。
　　
與SafetyBus p這種獨立的安全網絡和獨立的安全PLC想比,Siemens推出的安全通信協議PROFIsafe將安全設備和標準設備的數據流完全整合在以PROFIBUS為平臺的總線系統中,使標準設備和安全設備能同時共用一條通信鏈路。從1999年PROFIsafe引入以來,TUV已經認證了其在PROFIBUS上運用的安全性,達到了IEC61508中SIL3的等級,最近它還獲得了PROFInet上使用安全性的認證。開放架構的PROFIsafe使得選擇其他廠商的產品成為可能。目前有大量的廠商都提供支持PROFIsafe的設備，如Banner，Beckhoff，Sick，Turck和Wago等。