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西門子模塊6ES7211-0AA23-0XB0性能參數
西門子模塊6ES7211-0AA23-0XB0性能參數
一個集散控制流程簡例
圖4所示是該集散控制系統(tǒng)對其中的后處理電機進行控制的過程,，圖中2,、3,、6、7,、9表示CC-bbbb網絡,，1和8表示從站（21#~24#）通過其RS-422編程口與單片機進行數據交換，4和5表示從站（17#~20#）通過其485BD板卡與直流調速器進行RS-422數據通
訊,。來自碼盤的數值經1,、2、3,、4傳輸后,，進入DC調速器6，作為后處理電機的速度設定值,，該調速器與光碼共同組成一個獨立的轉速閉環(huán)控制系統(tǒng),。另外,，后處理電機的實際轉速值經5、6,、7,、8傳輸后，轉換為當前的薄膜生產線的線速度,，由LED顯示出來,，供操作人員使用,，同時該線速度還經由9被傳輸至IPC1,，供工藝技術人員集中使用。
3 集散控制子系統(tǒng)設計
由于BOPP薄膜生產線的生產工藝復雜,、生產設備及種類繁多,、安裝地點較為分散，因此該集散控制系統(tǒng)涉及多CPU類型（PLC,、IPC,、單片機）、多種通訊網絡結構（CC-bbbb,、RS-422,、RS-485、RS-232C）,，它們共同組成一個有機的整體,。本文設計的集散控制系統(tǒng)在控制功能上可以分為四類控制子系統(tǒng)：速度鏈傳動控制系統(tǒng)、溫控系統(tǒng),、測厚系統(tǒng)和輔助控制系統(tǒng),。
3.1 速度鏈傳動控制系統(tǒng)
3.1.1 速度鏈傳動
生產線的主傳動系統(tǒng)由擠出機電機、冷輥電機,、慢速輥電機,、快速輥電機、橫拉輥電機,、后處理電機,、上卷電機、收卷1電機和收卷2電機組成,，它們分別由DC調速器1～調速器9來驅動,，電機轉速設定值由操控臺上的碼盤值間接給出。根據生產工藝的要求,，除擠出機電機單獨控制外,，其余7臺電機（注：收卷1和收卷2不同時使用）必須保持嚴格的同步速度，即要求按照特定的速度鏈進行增/減速,，且本級電機的速度變化只能影響本級和后續(xù)各級,，不允許改變前面各級電機的速度,。
設碼盤值M0~M6分別表示調速器2～調速器8的轉速設定系數，N0～N6分別表示調速器2～調速器8的轉速設定值的百分比,。則速度鏈由下式表示：
其中Ki表示對應碼盤值的基值常數,。由式（1）易知，N0僅受自身碼盤M0的控制,，與其它碼盤值無關,。另外，當任一碼盤值Mi改變時,，它只影響自身和其后的設定值Ni~N6,，而不影響其前面的設定值N0～Ni-1。
3.1.2 傳動控制
主傳動控制分為前部傳動控制和后部傳動控制兩部分,，它們獨立構成自己的二級RS－422網絡,。前部傳動控制由從站9#~12# PLC與調速器1～5組成，后部傳動控制由從站17#~20# PLC與調速器6～9組成,，其中,，從站9#~12# PLC和從站17#~20# PLC既作為CC-bbbb網絡的從站，又作為二級RS－422網絡的主站,。圖5所示表示該二級網絡的主站與單臺調速器進行參數的讀寫通訊過程,，與多臺調速器進行讀寫控制時，是采用逐臺通訊,、輪換進行的,，通訊波特率最高為19200波特，實踐表明系統(tǒng)的實時性要求,。
圖6所示表示快速輥在速度鏈傳動控制過程中的轉速控制方式,。根據單機/聯(lián)動選擇開關可以實現(xiàn)快速輥的單個控制方式和速度鏈控制方式，圖中的“碼盤值"表示快速輥的速度可以由操控臺上的碼盤進行在線修改,；“固定值1"表示穿片速度,，此時快速輥與慢速輥的線速度相同；“固定值2"表示在薄膜生產過程中,，若出現(xiàn)破膜信號,，則快速輥及其后續(xù)主傳動輥立即降至某一固定值，便于操作人員進行處理,。
3.2 溫控系統(tǒng)
溫控系統(tǒng)主要由工控機,、34套CD901溫控儀、RS－232C/RS－485轉換器,、功率模塊等組成,。工控機對溫控系統(tǒng)的溫度設定及實時溫度監(jiān)測是采用RS－485通訊方式實現(xiàn)的,，圖7所示為溫控系統(tǒng)的通訊控制過程,。系統(tǒng)采用ASCII碼傳輸模式，可以對設備地址,、波特率、數據位和校驗位等進行設定,。本系統(tǒng)采用9600bps,、1位起始位、8位數據位,、無奇偶校驗,、1位停止位，ID地址范圍為1～34,。首先工控機發(fā)送EOT（04H）進行數據初始化,，然后發(fā)送數據，表1表示工控機查詢參數的數據格式,。溫控儀接收到數據后,，便發(fā)出相應的響應數據,，表2表示溫控儀響應工控機查詢過程的數據格式,。表3表示工控機參數寫入過程的數據格式，當溫控儀接收到正確的參數寫入命令后,，則發(fā)出ACK（06H）響應信號,；當接收到不正確的指令數據時，則發(fā)出NAK（15H）信號,。其中Device address為溫控儀的ID地址,，STX（02H）表示開始控制字符，Identifier為操作符,，DATA表示操作數據,，ETX（03H）為數據結束字符，BCC為校驗碼（異或和）,。
溫度的設定與監(jiān)測都要首先由工控機向溫控儀發(fā)送數據,，每批數據的發(fā)送均要占用一定的系統(tǒng)時間（約3ms）。由于CD901的通訊為應答式方式,，因此不能只是不斷地向溫控儀發(fā)送數據,，而應采取分時方式進行處理。為確保通訊過程的正常進行,，用10ms的時間發(fā)送一幀數據,，若通訊失敗就重復發(fā)送，重復次數超過3次則認為通訊故障并報警,。若發(fā)送成功,，此時還不能立即發(fā)送第二幀數據，要等溫控儀返回正確的通訊數據才可以繼續(xù)發(fā)送新數據,。工控機發(fā)送的數據指令含有ID地址,，當數據發(fā)送成功后,，只有符合ID地址的溫控儀才會返回正確的應答數據，這樣就可以根據工控機發(fā)送的ID號來鑒別是哪個溫控儀返回的數據了,。由于該RS－485通訊的波特率設置為9600bps,，而溫控系統(tǒng)慣性大，溫度變化較慢,，實際應用證明工程要求,。
此外，考慮到溫度設定過程的隨機性特點,，在本系統(tǒng)中建立了一個監(jiān)控線程來專門監(jiān)測設定溫度值的變化情況,，一旦設定值發(fā)生變化就將溫度監(jiān)測線程掛起，發(fā)送新的溫度設定值,，設定成功后繼續(xù)恢復對實時溫度值的監(jiān)測,。這樣利用MFC自帶的多線程功能，充分利用了bbbbbbs的多任務處理功能,。多串口數據的接收也采用線程的方法,，建立一個線程來監(jiān)視串口是否有新的數據，一旦有新數據則將其保存,，并繼續(xù)監(jiān)測串口,。
3.3 測厚系統(tǒng)
BOPP薄膜測厚系統(tǒng)由兩個獨立部分組成，一個是前掃描測厚系統(tǒng),，用于測量薄膜厚片的厚度,；另一個是后掃描測厚系統(tǒng)，用于測量成品膜的厚度,。它們分別由IPC1和IPC2工控機進行測控,，雖然它們地處生產線不同位置，且相對獨立,，但測量原理,、基本功能及結構大致相似。均由V型掃描架,、掃描驅動裝置,、控制器及掃描傳感器等組成，在掃描架上裝有自動/手動,、掃描,、退出、樣品,、參考等觸點開關和方式,、狀態(tài)指示燈等，同時還配有電機用來驅動掃描傳感器的往復運動等,。
測厚系統(tǒng)軟件采用VC編寫,，以充分利用其圖形和對硬件接口的直接操作功能,，軟件系統(tǒng)分為系統(tǒng)管理模塊和掃描工作模塊兩部分。系統(tǒng)管理模塊主要用于系統(tǒng)參數的修改,、顯示測量曲線,、復制圖表、在線打印工作參數及控制掃描架工作狀態(tài)等,。掃描工作模塊受系統(tǒng)管理模塊控制,，主要具有4種工作方式：掃描工作方式、退出掃描方式,、參考工作方式和樣品工作方式,。圖8所示為后掃描工作模塊程序流程圖。
掃描工作方式是4種工作方式的核心部分,，用于完成對測量系統(tǒng)的控制,、數據采集及后續(xù)處理等功能。退出掃描方式用于當出現(xiàn)破膜現(xiàn)象時,，系統(tǒng)自動退出當前對薄膜的掃描測量過程,，為進入其它工作方式作準備。參考工作方式用于檢查傳感器的穩(wěn)定性,，此時系統(tǒng)自動進行背景計數,、空氣計數和旗計數,，并自動計算出旗空比,，若旗空比為0.75，則表明傳感器的工作是穩(wěn)定的,。樣品工作方式用于進行樣品試驗,，由于生產原料的差異性，會造成薄膜測厚的基準的變化,，因此當改變原料時,，通過對新樣品的試驗，獲得對新基準的修正參數,，校正測量值以提高測量的準確性,。
3.4 輔助控制系統(tǒng)
輔助控制系統(tǒng)主要包括對儲片架升降、換卷系統(tǒng),、羅茨風機,、排風風機、跟緊輥,、自動注油系統(tǒng),、恒張力收卷等的控制。圖9所示是雙收卷輥在自動換卷方式下的狀態(tài)轉移圖[4],。
4 結束語
本文所述集散控制系統(tǒng)已于2002年11月成功應用于常州市絕緣材料總廠BOPP薄膜生產線上,，至今生產線運行可靠,，控制性能良好。實踐還表明該系統(tǒng)可擴展性好,，適應性強,，明顯縮短了系統(tǒng)的研制周期，節(jié)省了大量控制線纜,。本系統(tǒng)的成功應用為今后進一步的類似使用提供了有力實證,。