沈陽華晨金杯M1工廠主要生產中華轎車，在總裝車間的設備監控系統中，具有能實時監控設備狀態，對現存故障給出準確的報警提示等功能。要實現這些功能，必須實現對現場的數據的采集。現場OEM的設備中控制器大都采用了西門子S7 300 PLC，這些設備包括：生產線主輸送鏈，車門分裝線，儀表板分裝線，輪胎輸送線，發動機機分裝線。

1系統分析

M1工廠總裝車間生產線上生產線主輸送鏈PLC型號為S7 318-2DP，其余輸送線，包括車門分裝線，儀表板分裝線，輪胎輸送線，發動機分裝線均為S7 315-2DP。

上述西門子S7 300 系列PLC都支持PROFIBUS協議， PROFIBUS是一種國際化、開放式、不依賴于設備生產商的現場總線標準。廣泛適用于制造業自動化、流程工業自動化和樓宇、交通、電力等其他領域自動化，PROFIBUS由三個兼容部分組成，即PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS。PROFIBUS-DP：是一種高速低成本通信，用于設備級控制系統與分散式I/O的通信；PROFIBUS-PA：專為過程自動化設計，可使傳感器和執行機構聯在一根總線上，并有本征安全規范；PROFIBUS-FMS：用于車間級監控網絡，是一個令牌結構、實時多主網絡。

1.1 PROFIBUS –FMS特點分析

PROFIBUS -FMS使用了第1層、第2層和第7層。應用層（第7層）包括FMS（現場總線報文規范）和LLI（低層接口）。FMS包含應用協議和提供的通信服務。LLI建立各種類型的通信關系，并給FMS提供不依賴于設備的對第2層的訪問。

PROFIBUS—FMS是車間級現場總線，主要用于車間級設備監控，完成車間生產設備狀態及生產過程監控、車間級生產管理、車間底層設備及生產信息集成。它提供了大量的通信服務，如現場信息傳送、數據庫處理、參數設定、下載程序、從機控制和報警等，適用于完成以中等傳輸速度進行較大數據交換的循環和非循環通信任務。

由于它是完成控制器與智能現場設備之間的通信以及控制器間的信息交換，因此它主要考慮系統的功能，而不是系統的響應時間。PROFIBUS-FMS在使用RS-485時，其通信速率為9.6 Kbps-500 Kbps，距離1.6Km-4.8Km，最多可接122個節點，使用FSK（頻移鏈控）時，最多32個節點，距離可達5Km，介質可為雙絞線或光纜。功能強大的FMS服務可在廣泛的應用領域內使用，并為解決復雜通信任務提供了很大的靈活性。

1.2 方案分析

在M1工廠的現場實際情況是，設備監控系統功能是在生產線投產以后才投資新增的一個功能模塊，因此要求在施工的過程中不能影響生產的正常進行，現場輸送鏈PLC要傳送給上級的數量較大，但實時性要求不是很高。結合現場實際情況以及PROFIBUS三種協議的特點，現場選擇組建了PROFIBUS－FMS網絡以實現數據的采集。由于現場OEM的PLC都具有各自的任務，為了不影響現有功能，增加了一臺西門子S7 315－2 DP。

此 PLC在和其它現場的每臺PLC進行通訊的同時，作為與上級系統進行通訊的網橋（與上級系統進行通訊還需要進行協議轉換）。這臺PLC與現場的PLC之間組成FMS網絡。為了組建FMS網路，在每臺PLC上都安裝了西門子的CP 343－5通訊模塊。CP 343－5通訊模塊支持FMS協議，其主要任務是：

從PROFIBUS上接收數據，把FMS的格式轉化為PLC所要求的特定格式，并把數據送到CPU的用戶數據區。

從CPU用戶數據區獲得數據，轉換成FMS格式，發送到PROFIBUS上。

現場系統構成圖如下：

系統構成圖

2 軟件組態和編程

2．1 建立FMS連接的步驟

在建立FMS連接的過程中主要對以下幾個步驟的進行配置：

打開已經組態好的PLC站點

增加要建立FMS連接的PLC工作站，在組態的過程中注意要把所有CP343-5的網絡連接到相同的PROFIBUS上。

點擊Configure Network按鈕，進入網絡組態界面，下圖為中華工廠網絡組態圖，其中所有的CP343-5都連接到PROFIGBUS（1）（PROFIGBUS-FMS）上，這里為每個站點分配了地址。每臺PLC還有自己單獨的PROFIGBUS-DP網絡。

PROFIGBUS網絡圖

點擊Insert－》Connection，進入FMS連接界面 ，逐個選擇要建立連接的伙伴，連接類型選擇FMS connection 如下圖所示：

FMS連接圖

然后對以下參數進行配置或指定：

1） 進一步指定傳輸特性

2） 匹配FMS通訊伙伴的服務

3） 組態FMS的數據接收端（客戶端）：指定讀或者寫的通訊變量；指定報告變量進入的數據區；為被保護的變量分配設備存取權。

4） 組態FMS數據發送端（服務端）。

5） 在組態的過程中要注意通訊地址和通訊變量的匹配。

最后把組態好的配置下載到PLC中，實現FMS連接。

2．2 編程

在S7 軟件中為FMS通訊已經編寫好了通訊功能模塊，各功能模塊的功能如下：

FB2：校驗設備屬性

FB3：讀取數據

FB4：傳輸沒有確認的數據

FB5：狀態校驗

FB6：寫數據

只要我們根據需要調用相應的功能模塊就可以實現數據的傳輸。

在中華工廠的實際應用中，由于網橋PLC要于其他現場的每個PLC都要進行通訊，而現場PLC之間沒有直接的進行通訊，而是通過網橋PLC中轉完成的，因此現場的PLC每類的功能塊只調用一次，而網橋PLC要為和每個PLC通訊分別調用各類的功能塊。

在調用功能塊時要指定一個數據塊（DB塊），作為傳輸數據的儲存區。這個數據塊建好以后，通過編程把要進行數據通訊的數據存儲到數據塊內，然后在變量表里把數據塊設定為通訊變量并指定其索引值。

3結語

沈陽華晨金杯客車有限公司中華工廠總裝車間的FMS網絡，在實施的過程中對原有的程序中增加發送和接收數據塊，程序的改動量很小，完全沒有影響到正常生產的進行，總之FMS的靈活方便，是一種比較好的解決車間級通訊的傳輸協議。M1工廠FMS網絡從2003年初開始運行以來，一直比較穩定可靠，能夠實時的監控設備狀態，給出設備故障提示，這為提高設備運行率提供了很大的幫助，很好的達到了設計要求。只是在后來的改造中拆除了儀表板分裝線，在程序中相應去除了儀表板節點，但對于整個系統通訊沒有任何的影響，這也體現了系統靈活的一面。

編輯：jq