基于PROFIBUS总线技术在汽车总装PBS输送线设备上的优化研究

周 丽，刘双喜

（1.长春建筑学院，长春 130607；2.长春一汽，长春 130012）

0 引言

PROFIBUS现场总线技术主要应用于工业自动化，本文用到的这种总线技术主要应用于一汽大众汽车总装生产线上，对总装车间输送线滚床之间、设备之间的通信与控制，当今汽车制造业在迅猛发展，对自动化程度要求越来越高，PROFIBUS现场总线技术在现代企业与工厂中应用的越来越广泛[1]。PROFIBUS现场总线技术比以往的传统技术自动化过程更高，传输速率更快，自动化过程更灵活。今天，不仅仅在汽车生产领域可以应用PROFIBUS现场总线技术，在其他行业也在广泛的在应用，例如化工领域，交通工程领域，电力行业等等诸多领域也在应用PROFIBUS现场总线技术[2]，本文主要应用于一汽大众汽车总装生产线中。

在汽车总装车间生产过程中，利用计算机控制和现代信息处理技术，采用基于PROFIBUS现场总线的控制系统，实现了对整条PBS线输送车身过程的监控和管理，对故障进行统一的处理和记录，大大降低了停台时间，提高了生产效率和产品质量[3]。基于PROFIBUS总线技术，PBS输送线系统是一项较大规模的控制技术，并且自动化程度极高，又具有创新性和挑战性。该控制技术集成了最新的现场总线技术、PLC控制技术、网络通信技术、LENZE变频驱动技术、SEW驱动技术、WICC；VISU人机界面技术、故障自诊断技术等[4]。

1 PBS输送线程序控制原理

汽车总线PBS输送线在自动或手动情况下，滚床能够向前或向后运行，当雪橇触发滚床前端的占位传感器后，程序自动获取占位信号。如前一雪橇脱离占位信号驶出占位传感器后，传感器的占位信号复位，下一个雪橇再次驶过占位传感器，获得占位信号，依次循环此动作。

2 PBS输送线占位信号闪断问题

在汽车总装车间PBS输送线FTM06-FTM09组自助运行时，经常出现传感器占位信号闪断问题，从而导致输送车身的雪橇发生相撞故障，使总装车间停台时间居高不下，曾经多次因为横移或转角时占位信号闪断，造成两车相撞，车身脱离轨道，产生较长时间停台，进而严重影响了总装的生产。在剪式升降机位置占位信号闪断，两车相撞，前车冲出滚床，车身报废，造成严重停台。对2013年1月～6月一汽大众总装车间数据统计，1月份停台71分钟，占总停台42%。2月份停台36分钟，占总停台100%。3月份停台17分钟，占总停台77%。4月份62分钟，占总停台68%。5月份90分钟，占总停台56%。6月份350分钟，占总停台79%。按照一汽大众总装车间标准每分钟停台时间1958元计算，2013年前6个月单就占位信号闪断一项故障导致的直接经济损失就达一百多万，造成巨大的经济损失。

3 PBS输送线占位信号闪断问题原因分析

本文通过以下软件进行检测分析：SIMATIC MANAGER软件，PLC-ANALYZER监控软件，PROFITRACE总线诊断软件。

SIMATIC MANAGER软件程序分析：FB90滚床驱动功能块程序错误，如图1所示。

PLC-ANALYZER监控软件分析：对经常报警区域进行监控，发现有信号闪断现象，如图2所示。

图2 PLC-ANALYZER监控闪断图

PROFIBUS总线诊断软件分析：外部干扰严重，如图3所示。

图3 优化前的PROFIBUS总线诊断图

4 优化方案

针对以上软件监控及诊断发现的占位信号闪断问题进行优化，提出以下三点优化方案。

4.1 对程序进行优化

1）故障多发处总线报警被屏蔽出现撞车事故时，控制面板无法断开自动运行，手动按下复位按钮后不能重新扫描占位状态。对程序进行改进，将程序中短接处进行删除，如图4所示。

图4 软件中删除的程序块

2）滚床与相邻滚床共同调用FB146功能块，外部接入点不一致，将程序优化，使之不同滚床的运行程序一致，如图5所示。

图5 滚床程序不同

3）在PBS输送线上特殊区域（例如转角机、升降机、横移机）部位加装传感器，并使此传感器关断延时500ms。在占位传感器出现闪断信号时，此加装传感器仍保持传输信号，程序设计，如图6所示。

图6 传感器关断延时

4.2 对PROFIBUS总线铺设进行优化

通过PLC-ANALYZER监控软件发现闪断现象，检查总线铺设情况，发现升降机位置制动电阻发热，总线铺设距离发热元件过近，并且PROFIBUS总线在380V强电下面，对总线存在严重干扰。将动力线与PROFIBUS总线进行线槽隔离。

4.3 对通讯质量差进行优化

由于PBS输送线长时间运行，没有及时进行灰尘清理，灰尘对PROFIBUS总线产生严重干扰，出现信号闪断现象，应该及时对总线进行灰尘清理。有部分滚床没有屏蔽层，也导致了信号干扰问题，将PROFIBUS总线与LENZE变频器外金属壳接地进行屏蔽，再次通过PROFITRACE总线诊断软件检测，闪断现象有较大改善，但是在设备远端处，还存在衰减现象，在总线上每隔一百米加装中继器REPEATER，放大衰减信号，经过再次检测，通讯状态良好，如图7所示。

5 结束语

本文主要针对一汽大众总装车间PBS输送线上FTM06-FTM09组自动运行时，经常出现总线占位信号闪断问题进行分析，并提出了优化措施。首先通过程序对其进行了优化，提出三种程序优化方案。其次对PROFIBUS总线铺设进行优化，重新铺设总线，与动力线隔离。最后对通讯质量差进行了优化，灰尘清理及PROFIBUS总线接地屏蔽等措施，改善了通讯质量。通过以上几种优化方案，从根本上解决了总装PBS输送线上占位信号闪断问题，大大减少了停台时间，节约了经济成本，提高了产品质量。

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