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多种检测信号通过分布式I/O组件AJ65SBTB1-16D、FX2N-32CCL等,经由CC-bbbb传送至PLC。文中简要介绍了BOPP薄膜生产过程及CC-bbbb结构特点,由于该生产线连续作业,设备分布较分散约80米,控制过程较为复杂,整个集散控制系统在功能上由4个相对独立的子系统组成,即速度链传动控制系统、温控系统、测厚系统及辅助控制系统。实际应用表明该系统简洁、可靠,实时性强,为今后的应用提供了有力实证。
关键词现场总线;CC-bbbb;集散控制;BOPP;PLC;工控机;单片机
中图分类号TP273,TP391 文献标识码:A
1引言
BOPP是BiaxialOriented PolyPropylene(双向拉伸聚丙烯)的缩写,BOPP薄膜具有拉伸强度大,透明度高,保鲜性好、光泽明亮、彩印鲜艳、外观装饰华贵等优点,还具有很高的机械强度和附着力以及的化学性和良好的化学稳定性(与名种酸、碱、盐不发生化学反应),耐水耐热,是一种**塑料包装材料,广泛应用于香烟、服装、食品、印刷品等、也可做粘胶带基及电容器的电介质。
BOPP薄膜生产线工作原理是:根据薄膜生产工艺要求,将挤出机及机头的各节筒体分别加热到不同的工作点,按配方通过料斗不断地注入料粒;熔融状的物料由机头挤出后,经过冷却辊冷却,形成窄而厚的薄膜厚片;薄膜厚片经过储片架整理后,被送入纵向拉伸区,根据工艺要求由慢速辊和快速辊进行2.5~5.0倍的纵向拉伸处理;横向拉伸区用于实现薄膜的第二次拉伸,即横向拉伸,该区域涉及薄膜的横拉分区加热控制、同步传动控制、破膜检测及其处理等问题,是实现有效成膜的关键之一;薄膜经过双向拉伸(即纵拉和横拉)后,被送入后处理区域进行后续工艺的处理,再经过上卷辊整理,由两台收卷辊轮换进行恒张力收卷,*终形成成品膜。
BOPP薄膜生产线全长约80米,如图1所示,其中主要包括1:挤出机及机头系统;2:冷辊装置;3:前扫描测厚装置;4:储片架;5:纵向拉伸区域;6:横向拉伸区域;7:横拉辊装置;8:后处理区域;9:后扫描测厚装置;10:上卷辊装置;11:收卷区域。
为了提高控制系统的可靠性和自动化程度,便于系统功能的扩充,提出在原有生产设备的基础上采用CC-bbbb现场总线等技术对控制系统进行改造。建立起由PLC、分布式控制模块、工控机、单片机及智能仪表组成的集散控制系统,以实现对生产线的集散控制、工艺曲线的实时显示、关键参数的存储等,便于生产管理和提高产品质量。
2集散控制系统结构设计
2.1CC-bbbb开放式现场总线
CC-bbbb是Control& Communicationbbbb(控制与通信链路系统)的简称,是三菱电机于1996年推出的开放式现场总线,其数据容量大,通信速度可多级选择,*高达10Mbps。它是一个复合的、开放的、适应性强的网络系统,能够适应于较高的管理层网络到较低的传感器层网络的不同范围[1]。CC-bbbb是一个以设备层为主的网络,整个一层网络可由一个主站和六十四个从站组成。网络中的主站由PLC担当,从站可以是远程I/O模块、特殊功能模块、带有CPU和PLC本地站、人机界面、变频器及各种测量仪表、阀门等现场仪表设备。采用第三方厂商生产的网关还可以实现从CC-bbbb到ASI总线的连接。
CC-bbbb的底层通信协议遵循RS485,一般情况下,CC-bbbb主要采用广播轮询的方式进行通信,CC-bbbb也支持主站与本地站、智能设备站之间的瞬间通信[2]。具体方式为:主站将刷新数据RY/RWw发送到所有从站,轮询从站1;从站1对来自主站的轮询作出响应RX/RWr,并将该响应告知其它从站;主站轮询从站2(此时并不发送刷新数据),从站2给出响应,并将该响应告知其它从站;依次类推,不断循环,图2所示为广播轮询时的数据传输帧格式。除了广播轮询式的循环通讯方式外,CC-bbbb还提供主站、本地站及智能设备站之间的信息瞬时传送功能。信息从主站传递到从站,信息数据将以150字节为单位分割,并以150字节传递。若从从站传递到主站,每批信息数据*大为34字节。瞬时传送需由专门指令来完成,但不会影响循环通讯的时间。
2.2集散控制系统结构
考虑到BOPP薄膜的生产工艺特点及其复杂性等因素,本文设计并构造的集散控制系统结构如图3所示。在该CC-bbbb现场总线网上,Q02CPU是主站,QJ61BT11作为接口
模块。从站有两大类:一类是远程I/O站,由AJ65BTB2-16R和AJ65SBTB1-16D远程I/O模块组成,共8个模块,每个模块占用1个逻辑从站资源,主要用于实现对各直流调速电机的起停、切换、联锁、故障等控制和检测;另一类由FX2N-32CCL和A80BDE-J61BT13远程设备模块构成,共5个模块,考虑到所要传输的信息量较大,在这里每个模块被设计成占用4个逻辑从站资源,主要用于实现与FX2N-80MRPLC和工控机的连接[3]。整个CC-bbbb网络由一个主站和28个逻辑从站构成。