開放式現(xiàn)場總線CC-Link在計量配料中的應(yīng)用

1、開放式現(xiàn)場總線CC-Link在計量配料中的應(yīng)用    摘要本文主要介紹了利用開方式現(xiàn)場總線CC-Link來實現(xiàn)計量與配料的監(jiān)控系統(tǒng)，達(dá)到可靠性、有效性、可維護性的目的。著重討論了它們的特性、功能及其應(yīng)用。關(guān)鍵詞CC-Link開放式現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)I/O服務(wù)器計量配料Abstract:ThepaperpresentsbatchingweigherforcontrolsystembyusingCC-Linkfieldbus.Realizepurposeforreliability、availability、serviceability,discuss

2、thefeature,functionandapplicationofthefieldbusco摘要 本文主要介紹了利用開方式現(xiàn)場總線CC-Link來實現(xiàn)計量與配料的監(jiān)控系統(tǒng)，達(dá)到可靠性、有效性、可維護性的目的。著重討論了它們的特性、功能及其應(yīng)用。關(guān)鍵詞 CC-Link 開放式現(xiàn)場總線  現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)  I/O服務(wù)器  計量配料  Abstract: The paper presents batching weigher 

3、for control system by using CC-Link fieldbus.    Realize purpose for reliability、availability、serviceability, discuss the feature, function and    application of the fieldbus&

4、#160;control system.   Keyword: CC-Link Open Fieldbus  FCS  I/O server  Batching weighing一 概述    全自動配料控制系統(tǒng)在各行業(yè)的應(yīng)用已屢見不鮮，如：冶金，有色金屬，化工，建材，食品等行業(yè)。它是成品生產(chǎn)的首要環(huán)節(jié)，特別是有連續(xù)供料要求的行業(yè)，其配比的過程控制直接影響了成品的質(zhì)量，它是企業(yè)取得最佳經(jīng)濟效益的先

5、決條件。雖然行業(yè)各自不同的工藝特點對配料控制要求也不同，但其高可靠性，先進性，開方性，免維護性，可擴展性是工廠自動化FA所追求的一致目標(biāo)。二 系統(tǒng)功能    基于以上目標(biāo)，我們?yōu)槟称髽I(yè)設(shè)計、制造了一套全自動的多品種混合配料稱重的三電一體化生產(chǎn)線。其中動態(tài)計量秤，通過CC-Link現(xiàn)場總線，會同PLC，HMI/IPC無縫地組成三位一體的計量配料系統(tǒng)，其中工控機經(jīng)HUB及以太網(wǎng)TCP/IP連入工廠ERP/MIS。整個配料過程嚴(yán)格按照所選擇的配方比和流程進行，并有多級報警記錄，完成不同原料混勻給料及物流控制，實現(xiàn)了管控一體化，優(yōu)化了過程控制的性能和效

6、率。三 CC-Link概況    CC-Link是三菱電機以高性能、低成本、多廠商支持為目標(biāo)于1996年推出的第二代開放式現(xiàn)場總線，是control  communication Link（控制與通信鏈路）的簡稱，2000年11月，CC-Link協(xié)會成立，專門負(fù)責(zé)CC-Link在全球的普及和發(fā)展。    開放式現(xiàn)場總線CC-Link具有性能卓越、應(yīng)用廣泛、使用簡單、節(jié)省成本等突出的優(yōu)勢。CC-Link采用雙絞線為連接介質(zhì)的主從結(jié)構(gòu)，最多支持64個從站，采用廣播論詢方式，最高可

7、達(dá)到10Mbps速度。PLC或計算機作為CC-Link主站，配以AJ65SBT-RPT中繼器最遠(yuǎn)距離可達(dá)13.2公里。網(wǎng)絡(luò)總線最大的循環(huán)數(shù)據(jù)容量為2048個點，512個字；最大瞬時傳送數(shù)據(jù)量為960字節(jié)。CC-Link具有預(yù)約站功能、自動刷新功能、即插即用功能和主站熱備、子站脫離、站上線回復(fù)、監(jiān)控測試等完備的RAS機能。CC-Link在使用上，硬件開關(guān)設(shè)置、接線（3芯屏蔽線）和系統(tǒng)組態(tài)（參數(shù)設(shè)定即可）都非常方便和簡單。    目前CC-Link支持多達(dá)360種設(shè)備，如：遠(yuǎn)程I/O、傳感器、稱重控制器、調(diào)節(jié)器、電磁閥、變頻器、觸摸屏等等。并得到220多家廠

8、商支持，如：松下電工、大和衡器、橫河、西門子、SMC、DIGITAL、NEC等等。CC-Link也是目前唯一能與歐美現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)抗衡的亞洲產(chǎn)品。四 系統(tǒng)配置    本系統(tǒng)下位機采用了三菱電機的MELSEC-A2SH PLC為主控，并配以三菱GOT觸摸屏為下位人機介面（HMI），計量控制由12臺上海大和衡器公司的CFW定量給料機（Constant Feed Weigher）組成。它們之間通過CC-Link現(xiàn)場總線聯(lián)接，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與控制，來確保系統(tǒng)的可靠性和實時性。上位機部分選擇研華IPC610工控機作為監(jiān)控站，配

9、以MS Windows NT 4.0 for workstation操作系統(tǒng)和悉雅特監(jiān)控軟件Citect Version 5.30為運行環(huán)境，系統(tǒng)軟件具有豐富的流程操作、監(jiān)控、通訊、報警、管理、趨勢、記錄和人機對話等功能，并具有較強的診斷能力。系統(tǒng)的硬件和軟件是控制系統(tǒng)的有機體，以上配置確保了系統(tǒng)完整性、一致性、兼容性和成套性，適應(yīng)在工業(yè)環(huán)境下能長期穩(wěn)定運行，并具有電、磁、震抗干擾的能力，滿足了安全性的要求。本配料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)配置如圖1所示    1，下位機結(jié)構(gòu)及組成 &#

10、160;  在本工程中所采用的12臺CFW主要是來完成原料流量控制，其中的CFC-200儀表，它集調(diào)節(jié)與演算為一體的多功能計量控制器，它是日本大和制衡出眾的計量儀表設(shè)計技術(shù)的體現(xiàn)，具備足夠的抗干擾性能、多樣化接口、自診斷功能、自整定PI調(diào)節(jié)功能等特長，并配以三菱A540電流矢量型變頻器和SEW高性能電機，組成一個完整的機電一體化產(chǎn)品，確保了計量和控制的準(zhǔn)確性（±3精度），保證了12臺CFW相互間瞬時流量比例的恒定。    下位機選用CC-Link現(xiàn)場總線控制方式，用三菱MELSEC-A PLC共二臺組成CC-Lin

11、k雙機冗余結(jié)構(gòu)，它具有先進、高速、可靠、大容量的特點，其中PLC1為主控，PLC2為后備冗余，當(dāng)通信發(fā)生故障時，便可實行主備PLC間的無擾切換。由于12臺CFW分布較分散，故選擇CC-Link總線將大和衡器稱重控制器與PLC直接相連。下位人機介面（HMI）為三菱電機液晶觸摸屏GOT，以確保工藝數(shù)據(jù)正確和及時的在上位PC監(jiān)控站和觸摸屏上得到雙重響應(yīng)和顯示，即使上位發(fā)生故障或失效，也不影響整個流程控制。觸摸屏的監(jiān)控畫面雖沒上位HMI豐富，但也基本覆蓋整個系統(tǒng)的監(jiān)控和操作。    上海大和的定量給料機（CFW）是作為遠(yuǎn)程設(shè)備從站形式連接CC-Link現(xiàn)場總線的

12、。    PLC控制軟件采用符號化的梯形圖編寫，并充分考慮系統(tǒng)資源，減少循環(huán)掃描時間，提高實時控制性。PLC1為CC-Link主站，由主站模塊控制從站的運行和數(shù)據(jù)刷新，因A2SH PLC支持CC-Link指令，使網(wǎng)絡(luò)組態(tài)和數(shù)據(jù)處理時，更顯容易，在運行程序中，主從站之間的數(shù)據(jù)交換是自動鏈接更新的，主CPU只需通過RDGET和RDPUT語句即可與從站交換設(shè)備信息，CC-Link指令可代替FROM/TO指令以處理數(shù)據(jù)的存取，而不需關(guān)心緩沖內(nèi)存的地址。    上下位機的通信選用Modbus通訊協(xié)議（RS485方式

13、），網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是主從結(jié)構(gòu)，通信介質(zhì)為雙絞線，它是Modicon公司早期所引用開發(fā)，在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，是事實上的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。它支持21種功能代碼，并可與工廠中其它眾多廠商的不同產(chǎn)品通訊。本系統(tǒng)中采用的Modbus協(xié)議是以RTU格式封裝，可以較高的波特率傳送信息。2，監(jiān)控系統(tǒng)詳述    監(jiān)控系統(tǒng)是以Citect V5.30 32位工控軟件為開發(fā)和運行平臺，Citect是基與Windows NT平臺用于分布式控制系統(tǒng)的SCADA軟件，它向用戶提供了極大的應(yīng)用靈活性和系統(tǒng)開方性，在工業(yè)自動化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，是當(dāng)今優(yōu)秀的

14、自動化軟件之一。    Citect內(nèi)置一個Cicode的實時多任務(wù)SCADA程序語言，利用它所提供的豐富函數(shù)庫，可靈活地開發(fā)出復(fù)雜的應(yīng)用程序，這是它優(yōu)于其它SCADA軟件的特點之一。監(jiān)控系統(tǒng)采用樹型結(jié)構(gòu)，具有多種畫面調(diào)用手段，以方便操作使用。系統(tǒng)畫面分菜單主頁，配料總貌監(jiān)控、設(shè)備監(jiān)控、配方管理、趨勢組記錄、報警組記錄、報表、操作日志、調(diào)試維護、幫助等畫面。為保證系統(tǒng)的安全可靠運行，監(jiān)控系統(tǒng)提供操作員、管理員和工程師三種權(quán)限，以保證系統(tǒng)的安全機制。在本配料監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)中，結(jié)合了實際工藝狀況和充分利用Citect的特長，主要完成了配方設(shè)置、流程選擇和切換

15、、流程聯(lián)鎖、流程起動、順序停止、故障停止、流程報警、流量和定量控制、累計統(tǒng)計等功能。    Citect采取了C/S結(jié)構(gòu)方式，以輸入/輸出服務(wù)器（I/O server）形式經(jīng)以太網(wǎng)鏈路（TCP/IP協(xié)議）連入工廠ERP/MIS，Citect提供了DDE/NetDDE，OPC，ODBC/SQL，COM/DCOM,CTAPI等通用方法實現(xiàn)基于Windows應(yīng)用程序和I/O之間的數(shù)據(jù)交換。本配料系統(tǒng)中的歷史數(shù)據(jù)以O(shè)DBC/SQL方式訪問數(shù)據(jù)庫服務(wù)器Microsoft SQL Server 7.0。而實時數(shù)據(jù)的交換,考慮到

16、DDE、OPC方式的不穩(wěn)定性及局限性，因此選用Citect所提供的CTAPI接口，它適合多種數(shù)據(jù)交換，使用更為靈活，它避免了各應(yīng)用程序的代碼冗余，提高了內(nèi)存的利用率，它以DLL函數(shù)提供外部的應(yīng)用程序（VB，VC+等）接口，使用戶應(yīng)用程序可直接對Citect的Tag變量進行操作，并支持通過TCP/IP的遠(yuǎn)程操作。VB調(diào)用DLL函數(shù)，按先聲明后調(diào)用的原則，DLL函數(shù)使用類似于VB自己的函數(shù)應(yīng)用，非常簡單?？墒褂脩敉ㄟ^內(nèi)部企業(yè)網(wǎng)上任何一臺工作站來監(jiān)控實時數(shù)據(jù)和查詢歷史數(shù)據(jù)。五 結(jié)論    綜上所述，基于開方式現(xiàn)場總線CC-link的定量給料機CFW配以PLC+PC及工控軟件所組成的控制系統(tǒng)，具有先進性、開