西門子6ES7216-2BD23-0XB8性能參數(shù)
多種檢測信號通過分布式I/O組件AJ65SBTB1-16D、FX2N-32CCL等,經(jīng)由 CC-bbbb傳送至PLC。文中簡要介紹了BOPP薄膜生產(chǎn)過程及CC-bbbb結構特點,由于該生產(chǎn)線連續(xù)作業(yè),設備分布較分散約80米,控制過程較為復雜,因此整個集散控制系統(tǒng)在功能上由4個相對獨立的子系統(tǒng)組成,即速度鏈傳動控制系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、測厚系統(tǒng)及輔助控制系統(tǒng)。實際應用表明該系統(tǒng)簡潔、可靠,實時性強,為今后進一步的應用提供了有力實證。
關鍵詞 現(xiàn)場總線;CC-bbbb;集散控制;BOPP;PLC;工控機;單片機
中圖分類號 TP273,TP391 文獻標識碼:A
1 引言
BOPP是Biaxial Oriented PolyPropylene (雙向拉伸聚丙烯)的縮寫,BOPP薄膜具有拉伸強度大,透明度高,保鮮性好、光澤明亮、彩印鮮艷、外觀裝飾華貴等優(yōu)點,而且還具有很高的機械強度和附著力以及的化學性和良好的化學穩(wěn)定性(與名種酸、堿、鹽不發(fā)生化學反應),耐水耐熱,是一種高級塑料包裝材料,廣泛應用于香煙、服裝、食品、印刷品等、也可做粘膠帶基及電容器的電介質(zhì)。
BOPP薄膜生產(chǎn)線工作原理是:根據(jù)薄膜生產(chǎn)工藝要求,將擠出機及機頭的各節(jié)筒體分別加熱到不同的工作點,按配方通過料斗不斷地注入料粒;熔融狀的物料由機頭擠出后,經(jīng)過冷卻輥冷卻,形成窄而厚的薄膜厚片;薄膜厚片經(jīng)過儲片架整理后,被送入縱向拉伸區(qū),根據(jù)工藝要求由慢速輥和快速輥進行2.5~5.0倍的縱向拉伸處理;橫向拉伸區(qū)用于實現(xiàn)薄膜的第二次拉伸,即橫向拉伸,該區(qū)域涉及薄膜的橫拉分區(qū)加熱控制、同步傳動控制、破膜檢測及其處理等問題,是實現(xiàn)有效成膜的關鍵之一;薄膜經(jīng)過雙向拉伸(即縱拉和橫拉)后,被送入后處理區(qū)域進行后續(xù)工藝的處理,再經(jīng)過上卷輥整理,由兩臺收卷輥輪換進行恒張力收卷,最終形成成品膜。

BOPP薄膜生產(chǎn)線全長約80米,如圖1所示,其中主要包括1:擠出機及機頭系統(tǒng);2:冷輥裝置;3:前掃描測厚裝置;4:儲片架;5:縱向拉伸區(qū)域;6:橫向拉伸區(qū)域;7:橫拉輥裝置;8:后處理區(qū)域;9:后掃描測厚裝置;10:上卷輥裝置;11:收卷區(qū)域。
為了進一步提高控制系統(tǒng)的可靠性和自動化程度,便于系統(tǒng)功能的擴充,提出在原有生產(chǎn)設備的基礎上采用CC-bbbb現(xiàn)場總線等技術對控制系統(tǒng)進行改造。建立起由PLC、分布式控制模塊、工控機、單片機及智能儀表組成的集散控制系統(tǒng),以實現(xiàn)對生產(chǎn)線的集散控制、工藝曲線的實時顯示、關鍵參數(shù)的存儲等,便于生產(chǎn)管理和提高產(chǎn)品質(zhì)量。
2 集散控制系統(tǒng)結構設計
2.1 CC-bbbb開放式現(xiàn)場總線
CC-bbbb是Control & Communication bbbb(控制與通信鏈路系統(tǒng))的簡稱,是三菱電機于1996年推出的開放式現(xiàn)場總線,其數(shù)據(jù)容量大,通信速度可多級選擇,最高達10Mbps。它是一個復合的、開放的、適應性強的網(wǎng)絡系統(tǒng),能夠適應于較高的管理層網(wǎng)絡到較低的傳感器層網(wǎng)絡的不同范圍[1]。CC-bbbb是一個以設備層為主的網(wǎng)絡,整個一層網(wǎng)絡可由一個主站和六十四個從站組成。網(wǎng)絡中的主站由PLC擔當,從站可以是遠程I/O模塊、特殊功能模塊、帶有CPU和PLC本地站、人機界面、變頻器及各種測量儀表、閥門等現(xiàn)場儀表設備。采用第三方廠商生產(chǎn)的網(wǎng)關還可以實現(xiàn)從CC-bbbb到ASI總線的連接。

CC-bbbb的底層通信協(xié)議遵循RS485,一般情況下,CC-bbbb主要采用廣播輪詢的方式進行通信,CC-bbbb也支持主站與本地站、智能設備站之間的瞬間通信[2]。具體方式為:主站將刷新數(shù)據(jù)RY/RWw發(fā)送到所有從站,與此同時輪詢從站1;從站1對來自主站的輪詢作出響應RX/RWr,并將該響應同時告知其它從站;然后主站輪詢從站2(此時并不發(fā)送刷新數(shù)據(jù)),從站2給出響應,并將該響應告知其它從站;依次類推,不斷循環(huán),圖2所示為廣播輪詢時的數(shù)據(jù)傳輸幀格式。除了廣播輪詢式的循環(huán)通訊方式外,CC-bbbb還提供主站、本地站及智能設備站之間的信息瞬時傳送功能。信息從主站傳遞到從站,信息數(shù)據(jù)將以150字節(jié)為單位分割,并以150字節(jié)傳遞。若從從站傳遞到主站,每批信息數(shù)據(jù)最大為34字節(jié)。瞬時傳送需由專門指令來完成,但不會影響循環(huán)通訊的時間。
2.2 集散控制系統(tǒng)結構
考慮到BOPP薄膜的生產(chǎn)工藝特點及其復雜性等因素,本文設計并構造的集散控制系統(tǒng)結構如圖3所示。在該CC-bbbb現(xiàn)場總線網(wǎng)上,Q02CPU是主站,QJ61BT11作為接口

模塊。從站有兩大類:一類是遠程I/O站,由AJ65BTB2-16R和AJ65SBTB1-16D遠程I/O模塊組成,共8個模塊,每個模塊占用1個邏輯從站資源,主要用于實現(xiàn)對各直流調(diào)速電機的起停、切換、聯(lián)鎖、故障等控制和檢測;另一類由FX2N-32CCL和A80BDE-J61BT13遠程設備模塊構成,共5個模塊,考慮到所要傳輸?shù)男畔⒘枯^大,在這里每個模塊被設計成占用4個邏輯從站資源,主要用于實現(xiàn)與FX2N-80MR PLC和工控機的連接[3]。因此,整個CC-bbbb網(wǎng)絡由一個主站和28個邏輯從站構成。
該集散控制系統(tǒng)除了應用CC-bbbb網(wǎng)絡外,還采用了其它通訊網(wǎng)絡方式對系統(tǒng)各局部區(qū)域進行控制,如RS-422、RS-485等。
前部傳動控制用FX2N-80MR PLC(從站9#~12#)通過FX2N-485BD板卡,采用RS-422網(wǎng)絡對擠出機、冷輥電機、慢速輥電機、快速輥電機和橫拉輥電機共5臺直流電機進行控制與檢測;后部傳動控制用FX2N-80MR PLC(從站17#~20#)采用相同的RS-422方式對后處理電機、上卷輥電機、收卷1電機和收卷2電機共4臺直流電機進行控制與檢測,它們共同實現(xiàn)對速度鏈傳動控制子系統(tǒng)的控制。此外,位于前操控臺的FX2N-80MR PLC(從站13#~16#)和位于后操控臺的FX2N-80MR PLC(從站21#~24#)分別通過其RS-422編程口與各自的單片機系統(tǒng)相連,用于實現(xiàn)調(diào)速電機的速度設定、速度顯示、調(diào)速器內(nèi)部狀態(tài)監(jiān)測等。
工控機IPC1(從站25#~28#)采用RS-485通訊網(wǎng)絡,通過CD901智能儀表對整個溫控子系統(tǒng)進行實時監(jiān)測與控制,該溫控子系統(tǒng)包括對擠出機、機頭、縱向拉伸和橫向拉伸共34個獨立的加熱區(qū)的溫度控制。另外,位于后操控臺的FX2N-80MR PLC(從站21#~24#)還通過FX2N-485BD板卡,采用RS-485通訊方式與張力控制器LE-40MTB相連,用于實現(xiàn)對薄膜左、右張力的檢測與恒張力收卷控制。
工控機IPC1還有一個重要的任務就是控制并驅(qū)動前掃描測厚裝置,檢測并顯示薄膜厚片的厚度,以及顯示傳動子系統(tǒng)、溫控子系統(tǒng)的關鍵工藝參數(shù)情況,便于工藝技術人員及時調(diào)整相關參數(shù),保證產(chǎn)品質(zhì)量。工控機IPC2主要用于控制、驅(qū)動后掃描測厚裝置,檢測并顯示成品膜的厚度,產(chǎn)品的最終公差分布情況在這里得到充分的體現(xiàn)。IPC1與IPC2被置于同一個電控柜中,由于距離相隔很近,因此采用RS-232C通訊方式將它們連接起來,進行數(shù)據(jù)共享。這兩臺工控機共同構成了薄膜測厚子系統(tǒng)。
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