安全总线协议PROFIsafe在汽车厂总装车间的应用
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3. 300C总装车间控制系统结构
现场总线技术的发展，改变了汽车厂控制系统的控制结构，近年新上项目均采用了以现场总线和分布式I/O为主的控制结构。开放式现场总线技术的使用，不仅能使不同供货商的设备共存于一个总线系统中，而且还能简化布线，加快信息在数字网络上的传播。但际上，标准的现场总线系统还不能算是一个完美的总线系统，尤其在“安全控制”方面存在着很大的漏洞。PROFIsafe安全通信协议是PROFIBUS网络在安全领域的扩展，PROFIsafe的引入使PROFIBUS更具完整性。
300C项目总装车间按工艺分由三部分构成：漆后缓冲区、门线、内饰/底盘线。漆后缓冲区实现了总装车间和喷涂车间的接口，从喷涂车间接收到喷好漆的车身,然后根据车的不同型号和颜色进行编组，根据管理层的生产任务，按要求将车身移交给总装的内饰线。内饰线由两条输送线组成，全长300米，45个工位，线上按汽车安装工艺编排工位任务，两条内饰线间通过快链衔接。与内饰线相同，底盘线也有两条线组成，内饰和底盘间通过快链相连，底盘线上要与发动机合装线和加注机进行信号交接。在底盘线的末端会有升降机将装配好的车放到尾线上，进行装门和监测。门线作为总装的一部分，完成车门的安装和输送。
整个总装车间控制系统建立在PROFIBUS现场总线基础上，根据工艺划分由三部分构成，每部分由一个CPU416F-2作为PROFIBUS主站和ET200S分布式I/O组成，不同PROFIBUS网络间采用DP COUPLER交接信号。本文以内饰/底盘线为例介绍了系统控制结构和PROFIsafe的应用。
内饰底盘线分慢链和快链,慢链为工艺线,包括2条内饰线、2条底盘线、尾线，全长700多米；快链实现了2条内饰线、2条底盘线间的衔接和吊具缓冲功能。控制系统由一个CPU416F-2为主站,20个ET200S、11个ET200ECO、7个MasterDrive和8个PP17和1个TP270等从站组成,通过DP Coupler与缓冲区交接信号。如图5为内饰底盘线的控制网络PROFIBUS简图,安全模块分布于各个ET200S从站内,通过IM151HF接口模块与主站416F-2进行安去通信。现场急停、门开关、限位开关、光幕等安全信号通过安全模块输入点连接到控制系统中。这样整个系统的控制设备和安全设备就通过一条PROFIBUS总线连接起来了。
安全模块的输入采用4/8F-DI，输出采用4F-DO，在电气硬件设计上安全模块的本身特性使安全模块的供电和模块接线与控制部分相分离，既如果安全模块和普通模块电气设计上相互交叉，安全模块将报错。在硬件组态中，也可对安全模块的属性进行进一步的设置，例如选择通道评估类型，两线传感器输出信号的误差时间，产生误差后替代值。同时，在软件设计上，PROFIsafe也采用控制软件与安全通信软件相分离的方法，来提高系统的安全等级。软件设计中所有的安全程序将通过一个属性为F-CALL的FC块，完成程序的执行。
本系统安全程序参照Siemens安全程序编写标准的基础上,采用奔驰 IntegraBBDC标准程序库,采集安全模块的输入并进行处理,同时通过安全模块的输出来控制电机接触器的分断。图6为安全程序基本机构,通过处理输入点的FC程序块，对急停、限位开关、光幕等安全输入信号进行处理,同时将处理过的信号输出给处理输出模块的FC块，输出模块的FC块直接输出控制信号给DO点，来控制接触器动作。图6中，分别采集了两个急停的输入信号给两个FC块，把FC块的输出相与给到输出模块的输入点上，这样只要有一个急停被触发，输出模块就会动作。
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