1、汽車制造業(yè)對控制系統(tǒng)的要求

汽車制造業(yè)是典型的多工種、多工藝、多物料的大規(guī)模生產(chǎn)過程。同時隨著汽車行業(yè)之間競爭的日益激烈，各生產(chǎn)廠家都普遍面臨著：提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)管理水平等種種壓力。對于汽車項目而言,無論是新建項目,還是現(xiàn)有設備的擴展和改造,在規(guī)劃和設計控制系統(tǒng)時都應該有一個基本指導原則:采用最先進的自動化技術和產(chǎn)品, 從而最大程度減小系統(tǒng)集成和調(diào)試時間、降低投資成本，方便生產(chǎn)運行階段的維護與工藝調(diào)整。提高各工藝設備系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少故障停機時間保證計劃產(chǎn)量的實現(xiàn)。

對汽車工業(yè)的控制系統(tǒng)的要求也有別于其他行業(yè)的自動控制系統(tǒng)，因為汽車工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場相對較復雜。例如焊裝工藝，就代表著汽車工業(yè)控制現(xiàn)場的一些典型特點：

（1） 現(xiàn)場工作環(huán)境惡劣。焊接的過程中充斥著焊渣和焊接飛濺，更換焊槍電極頭也有可能會有水流的噴射，這些對設備的防護等級提出了更高的要求。

（2） 強電磁干擾。焊接設備在焊接過程中的電磁干擾發(fā)射不僅會對電網(wǎng)造成污染，對連接 在同一電網(wǎng)中的用電設備造成影響和損壞，對設備品質(zhì)、網(wǎng)絡通信和信號傳輸都是重大的考驗。

（3） 現(xiàn)場I/O數(shù)量眾多且非常分散。每個工位夾具上都有相當多的電磁閥需要驅(qū)動，眾多的夾爪汽缸上的夾緊和松開到位的信號需要收集。這些信號相對很分散，采集點都處在夾具的不同部位。

（4） 網(wǎng)絡從站數(shù)量多。在汽車項目規(guī)劃中，一般會使用現(xiàn)場總線技術，也通常會使用IP67防護等級的一體化模塊，因為一個一體化模塊就是一個節(jié)點，所以網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)量一般都較多。例如一條主焊線，往往都有上百個節(jié)點，如果使用機器人焊接，機器人還要占用相應的網(wǎng)絡節(jié)點資源。

汽車工業(yè)對控制系統(tǒng)提出了很高的要求，所以在規(guī)劃和設計生產(chǎn)線自控系統(tǒng)時我們必須考慮周全。要選擇最適合工藝布局和現(xiàn)場環(huán)境的現(xiàn)場總線協(xié)議，我們必須要保證：

·眾多的I/O從站能夠經(jīng)濟合理的分布。
·所有的站點能進行方便的調(diào)試和直接簡單的網(wǎng)絡管理。
·大量的控制信號能夠?qū)崟r穩(wěn)定的傳輸。
·現(xiàn)場的各種故障能夠及時診斷和定位。
·與其他系統(tǒng)的兼容性和技術升級的可操作性。

2、Interbus總線綜述

Interbus總線是世界上最早的現(xiàn)場總線，早在1984就由德國phoenix Contact公司研發(fā)，1987年正式在漢諾威博覽會上展出。由于該總線的廣泛應用和快速發(fā)展，已經(jīng)先后成為德國DIN19258標準，EN50254歐洲標準和IEC61158國際標準。Interbus的各種性能參數(shù)非常貼近汽車生產(chǎn)實際的需要，是最早進入汽車工業(yè)的現(xiàn)場總線，現(xiàn)在也是世界汽車行業(yè)最受歡迎的現(xiàn)場總線，其傳統(tǒng)的應用領域就是汽車工業(yè)。隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，Interbus作為自動化控制的解決方案正越來越多的應用到其他領域，例如物流、造紙、印刷、食品和飲料、樓宇自動化、木材加工、裝配和機器人應用、機械工程、工廠自動化、以及過程控制。應用的工程數(shù)量達到78萬多個，應用節(jié)點數(shù)量居全球第二。

Interbus可以這樣迅速的發(fā)展，是因為這個總線協(xié)議確實有它自己的特點。Interbus總線傳輸距離最長達到12.8公里（雙絞線），兩個從站間距就可以達到400米（雙絞線），單主站最多可連接255個從站，恒定的傳輸速率500Kbps時，掃描4096個I/O點的時間為7.8毫秒。總線采用獨特的環(huán)型組網(wǎng)形式和傳輸協(xié)議，它具備其他總線所沒有的準確的故障定位、詳實的故障信息。三種傳輸媒介在從站間可以混合使用，有效數(shù)據(jù)傳輸效率高達52% 。 即插即用、無須設定地址、無須終端電阻。這里很多特性都是Interbus所獨有的，這些特性在很多工藝場合可以體現(xiàn)出它獨有的優(yōu)勢，也正是因為這樣，Interbus總線協(xié)議才能成為世界汽車行業(yè)最受歡迎的現(xiàn)場總線。

3、Interbus總線給汽車工業(yè)帶來了什么

Interbus總線的拓撲結構非常的靈活，可以任意的接分支，分支上面還可以再接若干分支，一直可以拓撲16層，這樣使設計和施工都變得非常的靈活。汽車工業(yè)中很多工藝都會用到懸鏈，滾床，利用這種靈活的分支技術，一段懸鏈、一路滾床，或者一個夾具工位都可以做成一個網(wǎng)絡分支，這樣就避免了一根總線繞到底的情況，既提高了網(wǎng)絡的穩(wěn)定性，又節(jié)省了總線電纜。還可以從邏輯上對每個分支進行單獨控制。較長的傳輸距離和靈活的拓撲結構也使用戶在進行網(wǎng)絡規(guī)劃時非常的寬松，靈活，方便。使用其他總線協(xié)議往往在距離、站數(shù)、站點分布這方面會有一些技術束縛，Interbus可以讓用戶解脫出來。

圖1

Interbus的調(diào)試和網(wǎng)絡管理非常的方便。每一個總線設備，都有一個識別寄存器，在總線啟動的第一個周期，主站就可以讀取存儲在所有連接在總線網(wǎng)絡上的識別寄存器數(shù)據(jù)，從而識別每一個總線設備。所以這里就不需要硬件設址，在硬件安裝好后，用組態(tài)軟件讀取識別寄存器數(shù)據(jù)，就可以把硬件組態(tài)讀上來。在網(wǎng)絡調(diào)試時可以任意的關斷某個網(wǎng)絡分支或者站點。這樣，根據(jù)工藝段的不同，把現(xiàn)場總線網(wǎng)絡進行分支分段管理非常的方便，比如我們把一個夾具工位做成一個分支，這樣就可以分開調(diào)試，分開管理，即使某個工位有網(wǎng)絡故障也不影響其他工位的調(diào)試或者生產(chǎn)。也可以把每個工位的幾臺焊接機器人作為一個Interbus總線分支進行管理，把機器人和夾具的控制系統(tǒng)分開管理。這樣，對現(xiàn)場的調(diào)試以及后期設備維護和升級都是非常有幫助的。