PROFINET开启汽车智能制造4.0时代的金钥匙——PI-China协会技术专家 章文俊

汽车制造作为目前自动化技术应用程度最密集与复杂度最高的领域之一，已经先于众多传统制造业率先进入工业3.X模式，现场层信息化与智能化的需求也越发强烈。融合了现场总线和以太网优势的PROFINET，作为工业4.0主干网，无疑是汽车制造步入智能制造的一把金钥匙。

如何更好的利用PROFINET这把金钥匙快速推动汽车制造业的革新，本刊记者专程借2016年5月11日中国PROFIBUS & PROFINET协会（以下简称PI-China）举办“PROFINET——推动技术创新 助力中国智造”高峰论坛之际，与PI-China协会技术专家章文俊先生做了深入的探讨。

一网到底 蔚然成风

PROFINET以PROFIBUS和INTERBUS为基础，将工厂自动化和企业信息管理层IT技术有机地融为一体，同时又完全保留了PROFIBUS的开放，使得工业以太网技术向底层现场级控制的延伸成为可能。自2001年8月公布以来，在工业通信PROFIBUS & PROFINET组织（PI）的大力推广下，PROFINET技术得到了长足的进步和飞速的发展，其优势也更显现出来。章文俊先生表示：“参照工厂自动化通信网络的“三角形”分层架构，由下至上是现场层、控制层、管理层。首先，PROFINET最突出的特点是通过一种网线可传输过程、语音、图像等各类数据，连接不同层次的系统与网络，真正实现‘一网到底’，从而降低了整个工厂的通信网络成本；其次，PROFINET具有多制造商产品之间的通讯能力，能够显著节省配置和调试费用；最后，PROFINET系统可以集成包括PROFIBUS在内其他总线系统，从而实现了对现有系统投资的保护。”

2004年11月，SPS/IPC/Drives展览会上，奥迪（Audi）、宝马（BMW）、戴梅勒-克莱斯勒（DaimlerChrysler）和大众（Volkswagen）四家德国主要汽车制造商共同宣布同意支持工业以太网标准PROFINET。这个决定不仅对德国的汽车工业，也对世界汽车工业产生了深远的影响。章文俊先生表示：“通过PROFINET技术的应用，帮助汽车制造领域的用户建立起了统一的网络架构，减少了通信接口、使得现场设备都可以通过网络连接到系统中，实现从中央控制结构到本地分布式智能控制；在生产领域与IT融合，发挥IT优势，实现远程访问、基于WEB的访问、软件的更新与升级，使得自动化跟随IT技术与时俱进；并极大简化了新系统的升级与改造：执行能力更高、没有数量限制、处理更方便。”

目前PROFINET技术已经广泛应用在汽车制造各个领域中，比如，整车制造商的冲压、车身（焊装）、喷漆（涂装）、动力总成、总装五大经典工艺生产线中；零部件与子系统供应商的机加工、装配、汽车电子、汽车内饰以及非标生产线中；线体商与机器制造商的各种生产线和生产设备中。

PROFINET在汽车行业白车身车间的应用

借鉴国际经验 树立中国规范

如今，PROFINET在全球安装的节点设备已近1000万，是市场占有率最高的基于工业以太网技术的工业自动化总线标准。而其前身PROFIBUS现场总线历经20余年的发展，已经拥有接近5000万个安装节点。在PI国际组织在中国地区惟一承认和支持的RPA区域性组织——PI-China的不懈努力下，2014年9月，目前公认的能最好地满足各种工业通信需要的以太网协议之一——PROFINET被正式批准为中国国家推荐性技术标准。

作为汽车产量第一大国，我国汽车产业在“工业4.0”探索中，汽车制造各个环节的厂家都普遍面临着提高生产效率、降低生产成本、提高生产管理技术水平的种种压力。章先生表示：“PROFINET作为一种面向工业4.0、功能强大且配置灵活的工业以太网通讯协议标准，可从6个层面帮助汽车制造业用户有效解决产业变革所面临的挑战：1)、构建性能卓越的实时工业以太网：快速转发、动态帧分装、分段技术，实现31.25μs的总线循环时间，对标准数据的传输没有任何限制，满足了现在和未来的各种工业应用需求，并提高了生产效率。2)、实现方便快速的诊断机制：一致性诊断使得用户在最短的时间内快速获得机器或者工厂的状态信息，能够降低高达50%的停机时间。根据网络拓扑信息，能够精确定位故障，无需参数化或存储卡即可进行设备替换。3)、实现机器安全与信息安全：PROFIsafe无需额外的电缆布线，应用程序和安全解决方案之间也无需设计特定的连接，实现了集成安全。安全数据可通过无线局域网进行传输。在PI认证过程中，设备都经过了严格的信息安全测试。4)、实现无线通讯方案：无缝集成的工业无线技术使得移动实时通信成为可能，甚至可以应用于故障安全领域，使连接线和拖曳电缆成为过去，为工厂运行和调试开辟了新的道路，显著增加了机器和其操作的灵活性；5)、实现能源管理：PI是第一个创建能源管理规范的组织，PROFIenergy通过采集能源数据，以一种可控的方式，使设备和系统在工作的间歇期实现停机以及再次及时可用。6)、实现创新、灵活和成本节约的机械自动化：一网到底，最大性能和精度，灵活的地址分配和模块化设计，通信接口开放实现快速调试，驱动设备同样集成安全功能，设备以及网络的最佳诊断，便捷地实现能源管理。”无论是汽车制造领域的新建项目，还是现有设备的扩展和改造，采用PROFINET技术和产品，都将极大的推动其智能化的发展进程。

据章文俊先生介绍，目前在国内，大众、宝马、奔驰、通用等合资品牌汽车制造商全部采用企业全球统一的PROFINET应用规范与选型规范。而以长城、吉利、奇瑞、江淮等为代表的国内自主品牌汽车制造商，在借鉴国际先进经验的基础上，纷纷开始设立企业自有的PROFINET应用与选型规范。比如，为增加冲压线的生产能力，奇瑞决定选用西门子PROFINET总线体系架构的最新 PROFIsafe 安全技术和产品的解决方案，以在每个冲压阶段之间实现进给装置自动化，由于系统控制器、驱动器和外围系统具有统一的总线结构，奇瑞实现了巨大成本节省。同时，由于系统采用了PROFINET 现场总线 IRT（同步实时）功能，启用了系统内的虚拟实时通讯，从而实现了在一毫秒之内同步处于所有阶段的进给装置。并且，整个系统在单一平台上运行，从而显著降低了工程组态、调试、维护和生产成本，比手动操作提高多达 15% 的产量。

助力汽车行业的转型升级，PROFINET技术将始终为用户构筑一个功能强大、性能稳定、配置灵活的生产现场主干控制网络。PROFINET技术夯实基础，推动汽车智能制造这颗大树枝繁叶茂。

文章源自：“中国PROFIBUS & PROFINET协会”，作者：王静