安全现场总线系统技术及其在汽车行业的实际应用

发布者:BlissfulWhisper最新更新时间:2012-06-26 来源: 中国传动网 关键字:安全现场总线  汽车行业  冲压生产 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章
    一直以来,安全控制技术一直落后于标准的控制技术。为了说明这一点,让我们回顾一下几十年来自动化控制系统的发展历程。30年前,几乎所有的控制系统都采用继电器控制方式,但这种方式安装和维护的成本较高,且重新配置系统比较麻烦,非常不灵活。基于这些原因,PLC及其他一些比较“智能”的控制技术就逐步取代了继电器控制方式,因为PLC减少了硬件配置,简化了安装和维护过程,且能非常灵活地适应以生产过程为本的控制任务。随着生产规模的进一补扩大和生产技术的不断进步,控制系统的复杂性也在不断增强,新型的开放式现场总线技术的时代来临了,它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。但实际上,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。 

    以汽车生产厂为例,尤其是在自动化程度较高的焊装车间和总装车间,大量的焊接机器人和装配机械手的出现,造成了许多需要安全保护的危险区域,所以安全传感器,如区域保护扫描器、安全光幕、安全锁、安全地毯、急停开关等的使用已经非常普遍,但现在连接这些安全设备的控制系统仍停留在“安全继电器”或“安全PLC”的非总线控制系统的低级控制状态,大大限制了生产过程控制系统的发展。但如果将这些安全设备连接到非安全的现场总线系统(如标准的Profibus、DeviceNet等总线系统)上去,就会存在比较大的安全隐患,是一种非安全的控制状态。图1所示的是安全产品的接线方式。


图1 安全产品的接线方式

    基于这种状况,世界上几家比较大的自动化系统公司(如Siemens、Rockwell等)联合了几家著名的安全传感器的生产公司(如SICK、OMRON),共同合作开发了开放性的、相互兼容的安全总线系统,如AS-Interface safety、 Profisafe、 DeviceNet Safety、 interbus safety及Safety bus p等。这些安全总线控制系统大大加快了控制系统前进的步伐。图2 为一个标准的Profisafe总线系统结构图。


图2 一个标准的Profisafe总线系统结构图

一、安全总线系统的结构

    安全总线系统和标准总线系统的主要区别在于通信协议的标准不同。安全总线系统的安全是对标准协议的扩展,使得标准及安全装置可在同一个网络上运行。其独特之处就在于安全通信的实现无需诸如网关、网桥等昂贵的硬件设备,仅仅通过软件层就可实现。图3所示为安全总线的协议结构。


图3 安全总线的协议结构

    一个标准的安全总线系统应包括:

    带双CPU的安全PLC; 
    安全总线协议; 
    安全总线接口I/O及安全传感器。[page]

    最初,人们普遍认为仅仅通过软件上的变化来改变总线系统的性质是一种冒险的行为,但恰恰是安全总线系统内部固有的安全协议保证了整个系统的安全性。协议中规定的诸如:数据冗余、交错互检等功能保证了数据传输的高可靠性及故障诊断的快速及时等特性。

    安全总线系统不仅能够单独使用,还能直接连接到标准的总线系统中去,而无需其他辅助设备。

二、安全总线系统的优点

    性能卓越的传输介质,已经过“高噪声干扰”等恶劣场合的考验; 
    重合“节点地址”的自动检查功能; 
    内置的“数据链路层”的重审功能; 
    通过配置建立的“优先权”功能; 
    非常低的误码率(≤10-7相当于在满负载运行情况下,150年只允许出现1次错误)。

    安全现场总线现正处于起步阶段,Profisafe安全现场总线现已完成协议的制订,在欧洲已开始产品的推广和试用,Siemens公司计划于2004开始在中国进行推广。DeviceNet Safety安全现场总线现正处于协议的完善阶段,较Profisafe会晚一步开始市场推广工作。

三、安全总线系统在汽车行业的应用

    (1) 焊接机器人 

    汽车厂焊接车间中存在着大量的焊接机器人,焊接机器人周围需要安装机械式安全围栏、安全门锁、激光区域保护扫描器及急停开关等安全保护设备。这些安全保护设备通过“安全总线接口”连接到安全总线系统中去(如图4所示)。


图4 安全总线在焊接车间的应用

    (2) 全自动冲压机

    在全自动冲压机的工作区域,通常会安装机械式安全围栏、安全门锁、带屏蔽传感器的安全进出入口安全光栅及急停开关等安全传感器。这些安全保护设备通过“安全总线接口”连接到安全总线系统中去(如图5所示)。


图5 安全总线在冲压生产中的应用

关键字:安全现场总线  汽车行业  冲压生产 引用地址:安全现场总线系统技术及其在汽车行业的实际应用

上一篇:profibus现场总线在筛贮焦生产线上的应用
下一篇:Profibus现场总线智能从站通信接口设计

推荐阅读最新更新时间:2024-05-02 22:08

汽车行业的电动化和自动驾驶
汽车行业的电动化和自动驾驶,为半导体行业创造了新的快速增长市场。 在地缘政治影响和疫情引发的供应链中断的推动下,过去全球贸易体系中的供应链正在重构,而这方面可能的方向之一是区域供应链。对于中国台湾经济发展严重依赖的半导体产业而言,区域供应链也可能带来结构性变化,需要采取一些战略措施来应对这些变化。 信息技术、汽车和通信领域与半导体的关系相对更为密切,是当前和未来半导体产业的主要应用市场。 长期服务仅在汽车售出后才开始 中国台湾对汽车业寄予厚望。一方面,汽车半导体零部件市场目前的增长速度高于其他行业,预计到2030年半导体将占汽车制造成本的50%。另一方面,随着其半导体优势的减弱,中国台湾很可能圆了之前工业化进程中错过的
[嵌入式]
高温板材冲床上下料机械手在汽车冲压生产企业中的应用
目前国内的汽车的A、B柱等零件通常是由高温金属冲压而成,其生产线构成主要由叉车板材原料入位→机械手抓取上料→高温加热电炉→900℃高温板材出炉→机械手抓取上料→冲压机床冲压→机械手抓取下料→传输线组成。通常上述生产线由国外进口,设备造价高,维护极为不易。 针对此情况,国内最大的汽车冲压件生产企业,长春某汽车集团决心全部采用国产设备,实现冲压生产线的自动化。目前国内的炉具和冲床以及模具都能完全满足生产要求的,缺乏的是将这些设备连接在一起变成一条自动化生产线的整合能力,而在整个过程中,机械手的设计无疑是最关键的一环。 高温板材冲床上下料机械手的难点有以下几点: 1、 板材温度达到800℃-900℃,由于温度太高,无法
[机器人]
汽车电子开发者大会将聚焦汽车行业“四化”新方向
第七届英飞凌汽车电子开发者大会(IADC)将于上海浦东嘉里中心大酒店隆重举行。本次大会将围绕“新跨越、智飞驰”的主题,与行业专家共同探讨汽车产业的未来发展方向,并携手合作伙伴共同展示业界的创新技术与亮点产品。 我国汽车行业正处在智能化、电动化、网联化、共享化的转型升级阶段,传统从业者与造车新势力交汇融合,带来全新的机遇与挑战。自动驾驶从概念阶段到试验实施,电动汽车从丰厚补贴到市场化运作,智能网联从蓝图规划到底层信息安全,无一不体现了近年来汽车市场的快速变化和深度发展。同时,这也正是英飞凌针对汽车未来发展的三个核心观点:驾驶员将变成乘客、零排放终将实现、原来的封闭系统将变得互联。 英飞凌自2012年推出了本土汽车电子生态圈线
[汽车电子]
硅谷IT企业耐不住寂寞,瞄向汽车行业
响了大半个世纪的科幻电影《回到未来(BacktotheFuture)》讲述了主人公马丁和布朗博士乘坐时间机器到达的未来某一天,他们所到的未来世界里,墙上挂着平板电视,平板电脑和可穿戴眼镜也出现在了电影当中;人们观看3D电影,并且可以进行视频通话,通过指纹识别进行门禁控制等。二十七年前拍摄的电影中所构思的未来世界,与现在的IT生活是何其的相似。   2015年10月21日,影响了大半个世纪的科幻电影《回到未来(BacktotheFuture)》重新上映。电影里的背景是主人公马丁和布朗博士乘坐时间机器到达的未来某一天,他们所到的未来世界里,墙上挂着平板电视,平板电脑和可穿戴眼镜也出现在了电影当中;人们观看3D电影,并且可以进行视频通
[嵌入式]
汽车行业正经历巨大变革,华为将从五方面赋能车企
汽车行业历经一百多年的发展,目前正经历巨大的变革,“新四化”中的汽车“智能化”是最有挑战性的。 关于“华为造车”的消息在业内传了很多年,今年终于尘埃落定,最终的结果是华为不造车,而是聚焦 ICT 技术,帮助车企造好车。 更具体一点,就是华为将依托于在 ICT 领域的长期积累,如华为的芯片、操作系统、算法、云服务、5G 通信等来做智能汽车的基础零部件,使能车企打造他们理想的智能网联汽车,可谓理想很丰满。 具体来看,华为将从五个领域赋能车企——智能车云、智能网联、智能座舱、智能驾驶和智能电动。 其实,早在 2014 年,华为就在其著名的“2012 实验室”设立车联网实验室,进行车联网方面的研究。今年 5 月正式
[嵌入式]
<font color='red'>汽车行业</font>正经历巨大变革,华为将从五方面赋能车企
三星借自动驾驶杀回汽车行业
那些想抢汽车饭碗的“外乡人”如今又多了一个三星。三星对于汽车行业称得上是“熟悉的陌生人”,曾有过不成功整车制造经历的三星此次重新杀回,瞄准的是被科技巨头紧盯的无人驾驶。 正值三星智能手机业务陷入困境之际,三星公布涉足无人驾驶汽车业务,曾被人认为是转移视线。但当韩国政府批准三星可在公共道路上测试无人驾驶汽车时,我们意识到三星这次是认真的。 5月1日,韩国政府正式批准三星无人驾驶的路测计划,允许三星在公共道路上进行无人驾驶汽车的测试,这是过去一年多时间里韩国政府批准的第20项无人驾驶汽车路测计划。 对于在无人驾驶汽车领域的进展,三星一直是非常低调,直到此次路测计划获批,才开始被各路媒体广泛关注。但其实仔细分析三星的技术实力及过去一段时
[汽车电子]
CAPAS喜迎第十届:集聚优势资源,力促西南汽车行业协同发展
成都,2024年4月2日。 第十届成都国际汽车零配件及售后服务展览会(CAPAS)将于2024年5月16至18日在成都世纪城新国际会展中心隆重举行。CAPAS深耕以川渝为核心的西南市场,十年来见证并参与了该区域汽车行业的快速发展 。本届展会将进一步融合政府、行业机构与媒体等各方资源,全力打造集行业交流、商贸投资及产教融合于一体的西南地区汽车行业盛会,预计展示面积约为50,000平方米,汇聚650余家参展企业。 自2014年首次举办以来,CAPAS深度聚焦川渝汽车产业链以及西南地区的汽车消费市场,以丰富的展示内容、紧跟行业趋势的同期活动以及精准有效的配套服务,为业内人士提供交流与合作契机。2024年第十届CAPAS举办之际,将全
[汽车电子]
汽车行业即将迎来寒冬?通用举行近12年来全美规模最大罢工
受汽车销量放缓、贸易环境动荡以及联邦政府对工会腐败问题调查日益扩大的影响,今年美国汽车工人联合会(UAW)与多家汽车制造商的谈判之路也忽明忽暗。 据外媒报道,日前,通用汽车公司和美国汽车工人联合会(UAW)双方未能就薪水、医疗福利、临时工、就业保障等问题达成初步协议,谈判陷入僵局。当地时间9月16日凌晨,UAW组织了通用汽车约4.8万名员工罢工,在通用全美33家工厂和22个零件仓库设立了警戒线。 值得注意的是,UAW既要斡旋于谈判中,还面临着“后院失火”的麻烦。据了解,UAW执行委员会成员Vance Pearson因涉嫌挪用工会经费而被联邦官员指控逮捕,这些针对工会高层官员的联邦腐败调查也增加了接下来工会与通用汽车劳资谈判的不
[嵌入式]
小广播
最新嵌入式文章
何立民专栏 单片机及嵌入式宝典

北京航空航天大学教授,20余年来致力于单片机与嵌入式系统推广工作。

换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved