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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。
该集散控制系统除了应用CC-bbbb网络外,还采用了其它通讯网络方式对系统各局部区域进行控制,如RS-422、RS-485等。
前部传动控制用FX2N-80MRPLC(从站9#~12#)通过FX2N-485BD板卡,采用RS-422网络对挤出机、冷辊电机、慢速辊电机、快速辊电机和横拉辊电机共5台直流电机进行控制与检测;后部传动控制用FX2N-80MRPLC(从站17#~20#)采用相同的RS-422方式对后处理电机、上卷辊电机、收卷1电机和收卷2电机共4台直流电机进行控制与检测,它们共同实现对速度链传动控制子系统的控制。位于前操控台的FX2N-80MRPLC(从站13#~16#)和位于后操控台的FX2N-80MRPLC(从站21#~24#)分别通过其RS-422编程口与各自的单片机系统相连,用于实现调速电机的速度设定、速度显示、调速器内部状态监测等。