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| CC-Link在配料系統(tǒng)中的應(yīng)用 | 2020-02-22 |
| 摘要：配料系統(tǒng)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，達到可靠性、有效性、可維護性的目的。著重討論了稱重配料系統(tǒng)們的特性、功能及其應(yīng)用。 一、概述 全自動配料系統(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)。稱重配料系統(tǒng)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，稱重配料系統(tǒng)是企業(yè)取得經(jīng)濟效益的先決條件。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，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、配料系統(tǒng)功能 基于以上目標(biāo)，自動化配料系統(tǒng)為某企業(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率。 三、計量配料系統(tǒng)CC-Link概況 稱量配料系統(tǒng)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&communicationLink（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在的普及和發(fā)展。 開放式現(xiàn)場總線CC-Link具有、應(yīng)用廣泛、使用簡單、節(jié)省成本等突出的優(yōu)勢。計量配料系統(tǒng)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，可達到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13.2公里。網(wǎng)絡(luò)總線的循環(huán)數(shù)據(jù)容量為2048個點，512個字；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）和配料系統(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多家廠商支持，如：松下電工、、橫河、西門子、SMC、DIGITAL、NEC等等。CC-Link也是目前能與歐美現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)抗衡的亞洲產(chǎn)品。 四、攪拌配料系統(tǒng)配置 本混合配料系統(tǒng)下位機采用了三菱電機的MELSEC-A2SHPLC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臺衡器公司的CFW定量給料機(ConstantFeedWeigher)組成。變頻稱重配料系統(tǒng)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，來確保配料系統(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，配以MSWindowsNT4.0forworkstation操作配料系統(tǒng)和悉雅特監(jiān)控軟件配料系統(tǒng)Version5.30為運行環(huán)境，配料系統(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。調(diào)速配料系統(tǒng)的硬件和軟件是控制配料系統(tǒng)的有機體，以上配置確保了配料系統(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。 本攪拌配料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)配置 1，下位機結(jié)構(gòu)及組成 在本混合配料系統(tǒng)中所采用的12臺CFW主要是來完成原料流量控制，其中的稱重儀表，稱重配料系統(tǒng)集調(diào)節(jié)與演算為一體的多功能稱重控制器，攪拌稱重配料系統(tǒng)是稱重儀表設(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-APLC共二臺組成CC-Link雙機冗余結(jié)構(gòu)，稱重配料系統(tǒng)具有、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，但也基本覆蓋整個配料系統(tǒng)的監(jiān)控和操作。 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。 PLC控制軟件采用符號化的梯形圖編寫，并充分考慮配料系統(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A2SHPLC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），網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是主從結(jié)構(gòu)，通信介質(zhì)為雙絞線，稱重配料系統(tǒng)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)。計量稱重配料系統(tǒng)支持21種功能代碼，并可與工廠中其稱重配料系統(tǒng)眾多廠商的不同產(chǎn)品通訊。本配料系統(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)控配料系統(tǒng)詳述 監(jiān)控稱量配料系統(tǒng)是以系統(tǒng)V5.3032位工控軟件為開發(fā)和運行平臺，配料系統(tǒng)是基與WindowsNT平臺用于分布式控制配料系統(tǒng)的SCADA軟件，稱重計量配料系統(tǒng)向用戶提供了極大的應(yīng)用靈活性和混合配料系統(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)秀的自動化軟件之一。 稱重攪拌配料系統(tǒng)內(nèi)置一個Cicode的實時多任務(wù)SCADA程序語言，利用稱重計量配料系統(tǒng)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，這是稱重配料系統(tǒng)優(yōu)于其稱重配料系統(tǒng)SCADA軟件的特點之一。監(jiān)控配料系統(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。配料系統(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。為保證配料系統(tǒng)的安全可靠運行，監(jiān)控配料系統(tǒng)提供操作員、管理員和工程師三種權(quán)限，以保證配料系統(tǒng)的安全機制。在本配料監(jiān)控配料系統(tǒng)的開發(fā)中，結(jié)合了實際工藝狀況和充分利用配料系統(tǒng)的特長，主要完成了配方設(shè)置、流程選擇和切換、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。 自動混合配料系統(tǒng)采取了C/S結(jié)構(gòu)方式，以輸入/輸出服務(wù)器（I/Oserver）形式經(jīng)以太網(wǎng)鏈路（TCP/IP協(xié)議）連入工廠ERP/MIS，計量配料系統(tǒng)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MicrosoftSQLServer7.0。而實時數(shù)據(jù)的交換,考慮到DDE、OPC方式的不穩(wěn)定性及局限性，因此選用配料系統(tǒng)所提供的CTAPI接口，稱重計量配料系統(tǒng)適合多種數(shù)據(jù)交換，使用更為靈活，計量稱重配料系統(tǒng)避免了各應(yīng)用程序的代碼冗余，提高了內(nèi)存的利用率，稱重配料系統(tǒng)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)用程序可直接對配料系統(tǒng)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PLCPC及工控軟件所組成的配料系統(tǒng)，具有性、開方性、實施周期短、成本（包括投資、維護、升級等成本）低等特點，稱重配料系統(tǒng)可將來自不同公司的不同類型產(chǎn)品無縫地組合成一體，并以一體化的網(wǎng)絡(luò)平臺技術(shù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)了安全、透明、經(jīng)濟的需要。其中的現(xiàn)場總線和工控軟件是今后幾年自動化領(lǐng)域發(fā)展的主流和熱點，相信在各行業(yè)的使用將越來越多。 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