BOPP薄膜生產(chǎn)線的CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線集散控制系統(tǒng)

來(lái)自碼盤(pán)的數(shù)值經(jīng)1、2、3、4傳輸后，進(jìn)入DC調(diào)速器6，作為后處理電機(jī)的速度設(shè)定值，該調(diào)速器與光碼共同組成一個(gè)獨(dú)立的轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)。另外，后處理電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速值經(jīng)5、6、7、8傳輸后，轉(zhuǎn)換為當(dāng)前的薄膜生產(chǎn)線的線速度，由LED顯示出來(lái)，供操作人員使用，同時(shí)該線速度還經(jīng)由9被傳輸至IPC1，供工藝技術(shù)人員集中使用。
3 集散控制子系統(tǒng)設(shè)計(jì)
由于BOPP薄膜生產(chǎn)線的生產(chǎn)工藝復(fù)雜、生產(chǎn)設(shè)備及種類(lèi)繁多、安裝地點(diǎn)較為分散，因此該集散控制系統(tǒng)涉及多CPU類(lèi)型（PLC、IPC、單片機(jī)）、多種通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（CC-Link、RS-422、RS-485、RS-232C），它們共同組成一個(gè)有機(jī)的整體。本文設(shè)計(jì)的集散控制系統(tǒng)在控制功能上可以分為四類(lèi)控制子系統(tǒng)：速度鏈傳動(dòng)控制系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、測(cè)厚系統(tǒng)和輔助控制系統(tǒng)。
3.1 速度鏈傳動(dòng)控制系統(tǒng)
3.1.1 速度鏈傳動(dòng)
生產(chǎn)線的主傳動(dòng)系統(tǒng)由擠出機(jī)電機(jī)、冷輥電機(jī)、慢速輥電機(jī)、快速輥電機(jī)、橫拉輥電機(jī)、后處理電機(jī)、上卷電機(jī)、收卷1電機(jī)和收卷2電機(jī)組成，它們分別由DC調(diào)速器1～調(diào)速器9來(lái)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定值由操控臺(tái)上的碼盤(pán)值間接給出。根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，除擠出機(jī)電機(jī)單獨(dú)控制外，其余7臺(tái)電機(jī)（注：收卷1和收卷2不同時(shí)使用）必須保持嚴(yán)格的同步速度，即要求按照特定的速度鏈進(jìn)行增/減速，且本級(jí)電機(jī)的速度變化只能影響本級(jí)和后續(xù)各級(jí)，不允許改變前面各級(jí)電機(jī)的速度。
設(shè)碼盤(pán)值M0~M6分別表示調(diào)速器2～調(diào)速器8的轉(zhuǎn)速設(shè)定系數(shù)，N0～N6分別表示調(diào)速器2～調(diào)速器8的轉(zhuǎn)速設(shè)定值的百分比。則速度鏈由下式表示：

其中Ki表示對(duì)應(yīng)碼盤(pán)值的基值常數(shù)。由式（1）易知，N0僅受自身碼盤(pán)M0的控制，與其它碼盤(pán)值無(wú)關(guān)。另外，當(dāng)任一碼盤(pán)值Mi改變時(shí)，它只影響自身和其后的設(shè)定值Ni~N6，而不影響其前面的設(shè)定值N0～Ni-1。
3.1.2 傳動(dòng)控制
主傳動(dòng)控制分為前部傳動(dòng)控制和后部傳動(dòng)控制兩部分，它們獨(dú)立構(gòu)成自己的二級(jí)RS－422網(wǎng)絡(luò)。前部傳動(dòng)控制由從站9#~12# PLC與調(diào)速器1～5組成，后部傳動(dòng)控制由從站17#~20# PLC與調(diào)速器6～9組成，其中，從站9#~12# PLC和從站17#~20# PLC既作為CC-Link網(wǎng)絡(luò)的從站，又作為二級(jí)RS－422網(wǎng)絡(luò)的主站。圖5所示表示該二級(jí)網(wǎng)絡(luò)的主站與單臺(tái)調(diào)速器進(jìn)行參數(shù)的讀寫(xiě)通訊過(guò)程，與多臺(tái)調(diào)速器進(jìn)行讀寫(xiě)控制時(shí)，是采用逐臺(tái)通訊、輪換進(jìn)行的，通訊波特率最高為19200波特，實(shí)踐表明完全滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。

圖6所示表示快速輥在速度鏈傳動(dòng)控制過(guò)程中的轉(zhuǎn)速控制方式。根據(jù)單機(jī)/聯(lián)動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)快速輥的單個(gè)控制方式和速度鏈控制方式，圖中的“碼盤(pán)值”表示快速輥的速度可以由操控臺(tái)上的碼盤(pán)進(jìn)行在線修改；“固定值1”表示穿片速度，此時(shí)快速輥與慢速輥的線速度相同；“固定值2”表示在薄膜生產(chǎn)過(guò)程中，若出現(xiàn)破膜信號(hào)，則快速輥及其后續(xù)主傳動(dòng)輥立即降至某一固定值，便于操作人員進(jìn)行處理。

3.2 溫控系統(tǒng)
溫控系統(tǒng)主要由工控機(jī)、34套CD901溫控儀、RS－232C/RS－485轉(zhuǎn)換器、功率模塊等組成。工控機(jī)對(duì)溫控系統(tǒng)的溫度設(shè)定及實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)是采用RS－485通訊方式實(shí)現(xiàn)的，圖7所示為溫控系統(tǒng)的通訊控制過(guò)程。系統(tǒng)采用ASCII碼傳輸模式，可以對(duì)設(shè)備地址、波特率、數(shù)據(jù)位和校驗(yàn)位等進(jìn)行設(shè)定。本系統(tǒng)采用9600bps、1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、無(wú)奇偶校驗(yàn)、1位停止位，ID地址范圍為1～34。首先工控機(jī)發(fā)送EOT（04H）進(jìn)行數(shù)據(jù)初始化，然后發(fā)送數(shù)據(jù)，表1表示工控機(jī)查詢參數(shù)的數(shù)據(jù)格式。溫控儀接收到數(shù)據(jù)后，便發(fā)出相應(yīng)的響應(yīng)數(shù)據(jù)，表2表示溫控儀響應(yīng)工控機(jī)查詢過(guò)程的數(shù)據(jù)格式。表3表示工控機(jī)參數(shù)寫(xiě)入過(guò)程的數(shù)據(jù)格式，當(dāng)溫控儀接收到正確的參數(shù)寫(xiě)入命令后，則發(fā)出ACK（06H）響應(yīng)信號(hào)；當(dāng)接收到不正確的指令數(shù)據(jù)時(shí)，則發(fā)出NAK（15H）信號(hào)。其中Device address為溫控儀的ID地址，STX（02H）表示開(kāi)始控制字符，Identifier為操作符，DATA表示操作數(shù)據(jù)，ETX（03H）為數(shù)據(jù)結(jié)束字符，BCC為校驗(yàn)碼（異或和）。

溫度的設(shè)定與監(jiān)測(cè)都要首先由工控機(jī)向溫控儀發(fā)送數(shù)據(jù)，每批數(shù)據(jù)的發(fā)送均要占用一定的系統(tǒng)時(shí)間（約3ms）。由于CD901的通訊為應(yīng)答式方式，因此不能只是不斷地向溫控儀發(fā)送數(shù)據(jù)，而應(yīng)采取分時(shí)方式進(jìn)行處理。為確保通訊過(guò)程的正常進(jìn)行，用10ms的時(shí)間發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，若通訊失敗就重復(fù)發(fā)送，重復(fù)次數(shù)超過(guò)3次則認(rèn)為通訊故障并報(bào)警。若發(fā)送成功，此時(shí)還不能立即發(fā)送第二幀數(shù)據(jù)，要等溫控儀返回正確的通訊數(shù)據(jù)才可以繼續(xù)發(fā)送新數(shù)據(jù)。工控機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)指令含有ID地址，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送成功后，只有符合指定ID地址的溫控儀才會(huì)返回正確的應(yīng)答數(shù)據(jù)，這樣就可以根據(jù)工控機(jī)發(fā)送的ID號(hào)來(lái)鑒別是哪個(gè)溫控儀返回的數(shù)據(jù)了。由于該RS－485通訊的波特率設(shè)置為9600bps，而溫控系統(tǒng)慣性大，溫度變化較慢，實(shí)際應(yīng)用證明完全滿足工程要求。