PROFIBUS-FMS在汽車廠總裝車間的應(yīng)用

　　1系統(tǒng)分析
　　M1工廠總裝車間生產(chǎn)線上生產(chǎn)線主輸送鏈PLC型號(hào)為S7 318-2DP，其余輸送線，包括車門分裝線，儀表板分裝線，輪胎輸送線，發(fā)動(dòng)機(jī)分裝線均為S7 315-2DP。
　　上述西門子S7 300 系列PLC都支持PROFIBUS協(xié)議， PROFIBUS是一種國(guó)際化、開放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。廣泛適用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通、電力等其他領(lǐng)域自動(dòng)化，PROFIBUS由三個(gè)兼容部分組成，即PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS。PROFIBUS-DP：是一種高速低成本通信，用于設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)與分散式I/O的通信；PROFIBUS-PA：專為過程自動(dòng)化設(shè)計(jì)，可使傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)聯(lián)在一根總線上，并有本征安全規(guī)范；PROFIBUS-FMS：用于車間級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)令牌結(jié)構(gòu)、實(shí)時(shí)多主網(wǎng)絡(luò)。
　　1.1 PROFIBUS –FMS特點(diǎn)分析
　　PROFIBUS -FMS使用了第1層、第2層和第7層。應(yīng)用層（第7層）包括FMS（現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范）和LLI（低層接口）。FMS包含應(yīng)用協(xié)議和提供的通信服務(wù)。LLI建立各種類型的通信關(guān)系，并給FMS提供不依賴于設(shè)備的對(duì)第2層的訪問。PROFIBUS—FMS是車間級(jí)現(xiàn)場(chǎng)總線，主要用于車間級(jí)設(shè)備監(jiān)控，完成車間生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)及生產(chǎn)過程監(jiān)控、車間級(jí)生產(chǎn)管理、車間底層設(shè)備及生產(chǎn)信息集成。它提供了大量的通信服務(wù)，如現(xiàn)場(chǎng)信息傳送、數(shù)據(jù)庫(kù)處理、參數(shù)設(shè)定、下載程序、從機(jī)控制和報(bào)警等，適用于完成以中等傳輸速度進(jìn)行較大數(shù)據(jù)交換的循環(huán)和非循環(huán)通信任務(wù)。由于它是完成控制器與智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的通信以及控制器間的信息交換，因此它主要考慮系統(tǒng)的功能，而不是系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。PROFIBUS-FMS在使用RS-485時(shí)，其通信速率為9.6 Kbps-500 Kbps，距離1.6Km-4.8Km，最多可接122個(gè)節(jié)點(diǎn)，使用FSK（頻移鏈控）時(shí)，最多32個(gè)節(jié)點(diǎn)，距離可達(dá)5Km，介質(zhì)可為雙絞線或光纜。功能強(qiáng)大的FMS服務(wù)可在廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)使用，并為解決復(fù)雜通信任務(wù)提供了很大的靈活性。
　　1.2 方案分析
　　在M1工廠的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況是，設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)功能是在生產(chǎn)線投產(chǎn)以后才投資新增的一個(gè)功能模塊，因此要求在施工的過程中不能影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，現(xiàn)場(chǎng)輸送鏈PLC要傳送給上級(jí)的數(shù)量較大，但實(shí)時(shí)性要求不是很高。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況以及PROFIBUS三種協(xié)議的特點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)選擇組建了PROFIBUS－FMS網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。由于現(xiàn)場(chǎng)OEM的PLC都具有各自的任務(wù)，為了不影響現(xiàn)有功能，增加了一臺(tái)西門子S7 315－2 DP。此 PLC在和其它現(xiàn)場(chǎng)的每臺(tái)PLC進(jìn)行通訊的同時(shí)，作為與上級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行通訊的網(wǎng)橋（與上級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行通訊還需要進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換）。這臺(tái)PLC與現(xiàn)場(chǎng)的PLC之間組成FMS網(wǎng)絡(luò)。為了組建FMS網(wǎng)路，在每臺(tái)PLC上都安裝了西門子的CP 343－5通訊模塊。CP 343－5通訊模塊支持FMS協(xié)議，其主要任務(wù)是：
　　從PROFIBUS上接收數(shù)據(jù)，把FMS的格式轉(zhuǎn)化為PLC所要求的特定格式，并把數(shù)據(jù)送到CPU的用戶數(shù)據(jù)區(qū)。
　　從CPU用戶數(shù)據(jù)區(qū)獲得數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成FMS格式，發(fā)送到PROFIBUS上。
　　現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)構(gòu)成圖如下：

系統(tǒng)構(gòu)成圖

　　2 軟件組態(tài)和編程
　　2．1 建立FMS連接的步驟
　　在建立FMS連接的過程中主要對(duì)以下幾個(gè)步驟的進(jìn)行配置：
　　打開已經(jīng)組態(tài)好的PLC站點(diǎn)

　　增加要建立FMS連接的PLC工作站，在組態(tài)的過程中注意要把所有CP343-5的網(wǎng)絡(luò)連接到相同的PROFIBUS上。
　　點(diǎn)擊Configure Network按鈕，進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)組態(tài)界面,下圖為中華工廠網(wǎng)絡(luò)組態(tài)圖，其中所有的CP343-5都連接到PROFIGBUS（1）（PROFIGBUS-FMS）上，這里為每個(gè)站點(diǎn)分配了地址.每臺(tái)PLC還有自己?jiǎn)为?dú)的PROFIGBUS-DP網(wǎng)絡(luò)。
　　PROFIGBUS網(wǎng)絡(luò)圖
　　點(diǎn)擊Insert－>Connection，進(jìn)入FMS連接界面 ，逐個(gè)選擇要建立連接的伙伴，連接類型選擇FMS connection 如下圖所示：

　FMS連接圖

　　然后對(duì)以下參數(shù)進(jìn)行配置或指定：
　　1） 進(jìn)一步指定傳輸特性
　　2） 匹配FMS通訊伙伴的服務(wù)
　　3） 組態(tài)FMS的數(shù)據(jù)接收端（客戶端）：指定讀或者寫的通訊變量；指定報(bào)告變量進(jìn)入的數(shù)據(jù)區(qū)；為被保護(hù)的變量分配設(shè)備存取權(quán)。
　　4） 組態(tài)FMS數(shù)據(jù)發(fā)送端（服務(wù)端）。
　　5） 在組態(tài)的過程中要注意通訊地址和通訊變量的匹配。
　　最后把組態(tài)好的配置下載到PLC中，實(shí)現(xiàn)FMS連接。
　　2．2 編程
　　在S7 軟件中為FMS通訊已經(jīng)編寫好了通訊功能模塊，各功能模塊的功能如下：
　　FB2：校驗(yàn)設(shè)備屬性
　　FB3：讀取數(shù)據(jù)
　　FB4：傳輸沒有確認(rèn)的數(shù)據(jù)
　　FB5：狀態(tài)校驗(yàn)
　　FB6：寫數(shù)據(jù)
　　只要我們根據(jù)需要調(diào)用相應(yīng)的功能模塊就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。
　　在中華工廠的實(shí)際應(yīng)用中，由于網(wǎng)橋PLC要于其他現(xiàn)場(chǎng)的每個(gè)PLC都要進(jìn)行通訊，而現(xiàn)場(chǎng)PLC之間沒有直接的進(jìn)行通訊，而是通過網(wǎng)橋PLC中轉(zhuǎn)完成的，因此現(xiàn)場(chǎng)的PLC每類的功能塊只調(diào)用一次，而網(wǎng)橋PLC要為和每個(gè)PLC通訊分別調(diào)用各類的功能塊。
　　在調(diào)用功能塊時(shí)要指定一個(gè)數(shù)據(jù)塊（DB塊），作為傳輸數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存區(qū)。這個(gè)數(shù)據(jù)塊建好以后，通過編程把要進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)塊內(nèi)，然后在變量表里把數(shù)據(jù)塊設(shè)定為通訊變量并指定其索引值。
　　3結(jié)語(yǔ)
　　沈陽(yáng)華晨金杯客車有限公司中華工廠總裝車間的FMS網(wǎng)絡(luò)，在實(shí)施的過程中對(duì)原有的程序中增加發(fā)送和接收數(shù)據(jù)塊，程序的改動(dòng)量很小，完全沒有影響到正常生產(chǎn)的進(jìn)行，總之FMS的靈活方便，是一種比較好的解決車間級(jí)通訊的傳輸協(xié)議。M1工廠FMS網(wǎng)絡(luò)從2003年初開始運(yùn)行以來，一直比較穩(wěn)定可靠，能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，給出設(shè)備故障提示，這為提高設(shè)備運(yùn)行率提供了很大的幫助，很好的達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。只是在后來的改造中拆除了儀表板分裝線，在程序中相應(yīng)去除了儀表板節(jié)點(diǎn)，但對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)通訊沒有任何的影響，這也體現(xiàn)了系統(tǒng)靈活的一面。