Automobile Technology & Material
基于PROFINET网络技术的相关设备在焊装车间的应用
吕长亮130011） （一汽模具制造有限公司，长春
PROFINET
摘要：为了使 网络技术及相关设备在车身焊装生产线中得到更高效的应用，通
PROFINET
过对国内某汽车公司焊装车间 网络架构及现场相关应用设备进行技术分析，包括
PROFINET
设备的硬件组态、网络拓扑连接、网络通讯质量诊断设置、几种具有代表性的 网络
PROFINET
设备的实际应用等，为基于 网络技术相关设备的实际应用提供相关技术指导，从而降低车身焊装生产线电气设计与调试周期。
关键词：PROFINET
网络技术 硬件组态 网络拓扑连接 网络诊断设置
中图分类号：U466 文献标识码：B Doi：10.19710/j.cnki.1003-8817.20190148
1 前言
PROFINET
网络技术是新一代工业以太网技术的工业自动化通信标准，其包含范围十分广泛，例如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等。
随着汽车产业的发展，对设备的快速响应速度，实时通信速度等也提出了更高的要求。同时，在汽车生产车间，自动化程度越来越高，要求在人身安全受到威胁的时候，设备能够以最快的速度停止，这就对工业网络的通信速度要求非常严格，
通常要达到毫秒级别。PROFINET
网络技术很大
PROFINET
程度上满足这些要求，因此，基于 网络技术的相关设备的实际应用技术发展十分迅速。
2 PROFINET网络技术2.1 对于PROFINET网络技术的理解
PROFINET
网络是创新的开放式工业以太网
PROFIBUS
标准，适用于工业自动化，融合了 总线
PROFINET
技术和工业以太网技术的优点。使用网络，设备可以从现场级一直连接到管理层，可以实现系统范围内的通信，并支持工厂范围内的工
程和组态。PROFINET
网络技术的出现，是工业自动化发展的一个全新领域，为工业自动化提供了一套更为高效便捷的实现方法，使得工厂所有分散的机械设备、资源信息、管理方案等都实现了完整的统一，即使是处在不同地域空间的多个分散的子公司间，都能实现资源的调配，实现所有信息的共享。
2.2 PROFINET网络的通信类型
PROFINET网络的通信类型主要分为两种，非
实时通讯和实时通信。
a.非实时通信，数据通信用于可编程控制器之
PC、计算机）之
间或可编程控制器与智能设备（如间的数据交换。
I/O
b.实时通信，实时通信用于将分布式 站点连接到控制器，从而利用总线传递传感器和执行器的信号状态。
PROFINET
网络提供两种等级的实时通信。
实时（RT），实时（RT）通过划分通讯合作伙
a.
伴通讯堆栈的优先级并优化传输对时间要求严格的过程数据，以允许使用标准网络组件的高性能
1～10 ms。
数据传输，典型的更新循环时间为
IRT IRT
b.同步实时（ ），同步实时（ ）提供同步执行循环，以确保通过始终等距的时间间隔传输
IRT
信息。 实现同步数据传输，更新循环非常短
500 1
（从 微秒到 毫秒），抖动非常小。由于通道分
RT IRT
为标准通讯和 通讯的标准通道以及 通讯的
IRT
通道，所以，过程数据不会受到网络上其他流量的影响。
2.3 PROFINET网络技术的优势
PROFINET
网络具有四大决定性优势即开放性、灵活性、高效率和高性能，从而提高生产效率，
PROFIBUS PROFINET
并且从现有 解决方案转换到
PROFINET
非常简便。通过 网络，用户可以在所有平台上进行快速安全的数据交换，为制造业和过程工业实现创新解决方案。凭其卓越的开放性和
灵活性，PROFINET
网络技术为用户提供机器与系统结构设计的极高自由度。
3 PROFINET网络技术在国内某汽车公司焊装车间的应用3.1 项目简介及网络架构
2010
年，佛山成功引入国内某汽车公司第四工厂项目，实现从“汽配”到“整车”的飞跃。该汽
2013 9
车公司第四工厂一期于 年 月正式建成投
2018 6月正式投产，2020
产，二期于 年 年产能将达
60 A3 7
到年产 万辆，生产奥迪 系列、大众高尔夫
系列、T-ROC
等车型。作为整个中国最先进的汽车工厂，其焊装生产线运用了大众全球工厂通用
的也是最为先进的焊装标准——VASS5
标准，整个焊装车间高自动化率和设备的高运行率的技术水平在国内属于领先状态。而这其中，作为整个
焊装车间乃至整个工厂的“神经”，PROFINET
网络
1
技术在这里得到了完美的应用。图 所示为该工
PROFINET
厂焊装车间 网络的网络架构。
操作门盒
PROFINET
网络的连接介质主要有光纤和铜缆两种介质状态，根据现场设备响应速度要求的不同，区别应用。同时作为汽车焊装工业现场级网络，光纤良好的抗电磁干扰能力也是它如此被青睐的原因。该工厂焊装车间生产线中的大部分
I/
的连接介质都是光纤，包括各种安全与非安全的
O
模块，现场级的阀岛及输入输出模块，交换机，驱
动设备（movifit,movipro，movidrive）等等，特别值得SICK PRO⁃
注意的是 品牌的激光扫描器也连接到
FINET
网络的连接架构中，并且是使用光纤介质来
PROFINET
传送安全信号，可以体现出 网络对于各种信号处理的稳定及可靠程度，甚至可以与硬线
I/O
直接连到 模块上的传输稳定性相当。同时，对于一些响应速度要求不是特别快的，电磁干扰比较少的设备，包括现场级显示设备，人机交互设备等设备，可以采用比较经济的铜线介质连接方式。所有的工业现场总线网络都不可能无限制地
连接设备作为网络节点，PROFINET
网络也不例
外。VASS5
标准中规定主环网回路中网络节点数
40 10
量不能超过 个，分支网络节点数量不能超过