凌控導讀:超細煅燒陶土由于性能優良,在化工、醫藥、日用、家化等產品中被廣泛采用,我國陶土資源豐富,但其煅燒工藝極其復雜,主要是其煅燒的溫度、時間等對煅燒陶土的性能影響極大,控制參數稍有變化,或許整爐陶土將報廢,針對如此嚴格的煅燒工藝,研制了一套采用CC-Link總線組建的測控系統對煅燒爐的四個煅燒區進行溫度、時間控制,取得了較好的控制效果,同時也產生了較好的經濟效益CC-Link 為了提高CC-Link總線數據傳輸的快捷性、避免數據通信沖突,在CC-Link實時通信中,采取了一系列的安全措施,以確保CC-Link總線控制系統的穩定、可靠性CC-Link
1 、設計需求
超細煅燒陶土由于性能優良,在化工、醫藥、日用、家化等產品中被廣泛采用,我國陶土資源豐富,但其煅燒工藝極其復雜,主要是其煅燒的溫度、時間等對煅燒陶土的性能影響極大,控制參數稍有變化,或許整爐陶土將報廢,針對如此嚴格的煅燒工藝,研制了一套采用CC-Link總線組建的測控系統對煅燒爐的四個煅燒區進行溫度、時間控制,取得了較好的控制效果,同時也產生了較好的經濟效益網絡控制 為了提高CC-Link總線數據傳輸的快捷性、避免數據通信沖突,在CC-Link實時通信中,采取了一系列的安全措施,以確保CC-Link總線控制系統的穩定、可靠性網絡控制
2、CC-Link的特性與網絡安全
2.1 CC-Link的特性
CC-Link是Control&Communication Link (控制與通信鏈路系統)的簡稱,是三菱電機于1996年推出的開放式現場總線,其數據容量大,通信速度多級可選擇,而且它是一個復合的、開放的、適應性強的網絡系統,能夠適應于較高的管理層網絡到較低的傳感器層網絡的不同范圍網絡控制 CC-Link是一個以設備層為主的網絡,一般情況下,CC-Link整個一層網絡可由一個主站和六十四個從站組成。網絡中的主站由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、閥門等現場儀表設備。且可實現從CC-Link到AS-I總線的聯接。CC-Link具有高速的數據傳輸速度,最達可達10Mbps。CC-Link的底層通信協議遵循RS485,一般情況下,CC-Link主要采用廣播一輪詢的方式進行通信,CC-Link也支持主站與本地站、智能設備站之間的瞬間通信。
CC-Link,具有性能卓越、應用廣泛使用簡單節省成本等突出優點。
2.2 CC-Link的數據通信方式
CC-Link的通信形式可分為2種方式:循環通訊和瞬時傳送。循環通訊意味著不停地進行數據交換。各種類型的數據交換即遠程輸入RX,遠程輸出RY和遠程寄存器RWr、RWw。一個從站可傳遞的數據容量依賴于所占據的虛擬站數。占據一個從站意味著適合32位RX和/或RY,并以每四個字進行重定向。如果一個裝置占據兩個虛擬站,那么它的數據容量就擴大了一倍。除了循環通信,CC-Link還提供主站、本地站及智能裝置站之間傳遞信息的瞬時傳送功能。信息從主站傳遞到從站,信息數據將以150字節為單位分割,并以每批150字節傳遞。若從從站傳遞到主站或其他從站,每批信息數據最大為34字節。瞬時傳送需要由專用指令來完成。瞬時傳送不會影響循環通信的時間
2.3 CC-Link測控網絡的優勢
CC-Link的優勢如下:
1) 高速度大容量的數據傳送
2) 拓撲結構有多點接入、T型分支、星型結構
3) CC-Link使分布控制成為現實
4) 自動刷新功能、預約站功能
這一特性是CC-Link獨特之處,以PLC作為CC-Link的主站,由主站模塊管理整個網絡的運行和數據刷新,主站模塊與PLC的CPU的數據刷新可在主站參數中設置刷新參數,便可以將所有的網絡通信數據和網絡系統監視數據自動刷新到PLC的CPU中,不需要編寫刷新程序,這樣,也不必要考慮CC-Link主站模塊緩沖寄存區的結構和數據類型與緩沖區的對應關系,簡化編程指令,減少程序運行步驟,縮短掃描周期,保證系統運行實時性。預約站功能在系統的可擴展性上顯示出極大的優越性,也給我們系統開發提供很大的方便。預約站功能指CC-Link在網絡組態時,可以將現在不掛上網絡而計劃將來掛接到CC-Link的設備,在網絡組態時事先將這些設備的系統信息(站類型、占用數據量、站號等)在主站中登錄,而且可以將相關程序編寫好,這些預約站掛接到網絡中后,便可以自動投入運行,不需要重新進行網絡組態。而且在預約站沒有掛接到網絡中時CC-Link同樣可以正常運行。
5) 完善的RAS功能
RAS是Reliability(可靠性)、Availability(有效性)、Serviceability(可維護性)的縮寫。備用主站功能、在線更換功能、通信自動恢復功能、網絡監視功能、網絡診斷功能提供了一個可以信賴的網絡系統,幫助用戶在最短時間內恢復網絡系統。
6) 異抗噪性能和兼容性
7) 互操作性和即插即用
8) 瞬時傳送功能
總之,CC-Link的設計提供給用戶最簡單的使用和維護方法和措施。
組態簡單:僅需要在參數表中設置相關的參數便可以完成系統的組態工作,以及數據刷新映射關系,(也可以通過專用的參數配置軟件進行設置);
接線簡單:僅需要將3芯雙絞線的3根電纜按照DA、DB、DG對應連接,另外接好屏蔽線和終端電阻,一般的系統接線便可完成;
設置簡單:CC-Link的每種兼容設備都有一塊CC-Link接口卡,系統還需要對每一個站的站號和速度及相關信息進行設置,而這些信息在這些接口模塊上有相應的開關進行設置。
維護簡單:由于CC-Link的卓越性能,和豐富的RAS功能,為CC-Link的維護方便性和運行可靠性提供了強有力的保證,其監視和自檢測功能使CC-Link系統的維護和故障后恢復系統變得方便和簡單。
3 、系統設計
3.1 系統組成
為了提高整個控制系統的安全性以及可靠性,系統采用了雙機冗余措施。在雙主機系統中,二者處于對等地位,并且同時可以監測對方的運行情況以及網絡的沖突偵聽,并相互間傳遞心跳信息,一旦發現對方系統出現故障或者連接的網絡故障,監測方立即接管測控任務,從而保證了系統在任何時候系統主機的完整性和完好性,只要主機和網絡安全,控制系統便會安全,實時性便可得到保證。兩臺冗余主機內均安裝了PCI總線的CC-Link總線網絡適配卡A80BD(E)-JB1BT13,主機配置相同以保證二者的MTTF、MTBF相近似,滿足系統相似性原理,對控制系統的安全性設計提供了保證。
從站采用AnSH PLC 智能控制單元,主要作用是管理AD、DA、DI/DO的端口I/O操作以及計數定時模塊的設定,并且將所采集的數據負責上傳到主站,并從主站獲得的控制參數下傳之AO、DO模塊,控制相應的執行結構。AD、DA、DI/DO以及計數定時模塊分別用于采集煅燒爐中的溫度、給控制三相異步電機旋轉的變頻器提供0~10V控制信號源、控制電機的起停以及監測控制開關的狀態、控制三相異步電機旋轉的時間等。模塊的選用為:★模擬量采集:AJ65BT-64AD ,★模擬量輸出:AJ65BT-64DAV ,★數字量輸入/輸出:AJ65BTB2-16DR,★熱電偶輸入:AJ65TB-68TD ,★高速計數器:AJ65BT-D62。四條從站的配置是相同的,分別控制四條生產線。
為了將系統集成為具有測量、控制、管理功能于一體的測控系統,在車間級的Intranet中集成了生產在線數據庫以及控制參數與工藝數據庫服務器,生產在線數據庫服務器主要用于管理當日當班的人員、計劃調度以及生產完成情況,工藝數據庫服務器主要用于記錄生產工藝參數、重要工段以及重要設備的定時抽檢數據、故障幾率等,便于了生產管理。整個程序的設計功能如下:
3.2 系統功能:
(1) 網絡,整個監控系統采用CC-Link現場總線,可高速的將現場數據傳至主站進行管理。
(2) 主站和從站,采用一臺三菱A系列PLC負責CC-Link網絡的管理, 以及將數據送到上位PC機進行分析和將中控室發出的指令送至現場從站。
(3) PC機單元,PC機將操作指令通過從站1 PLC傳送給受令執行單元執行操作,遠程執行單元將工作狀態通過從站PLC 傳送給PC機。PC機將車間中所有控制的工作狀態(開,關,報警)信息顯示出來供操作人員監控。PC機接到報警和停線信息立即打印故障信息并計時。統計停線時間。并通過聲卡驅動音箱進行語音提示。
(4) 為保證系統內大量的數據傳輸,我們每一條生產線的參數采集和控制由一臺CC-Link從站完成。所有測控參數測量值通過CC-Link 與從站通訊。
4、 結束語
眾所周知,CC-Link網絡由于具有眾多的優點以及眾多廠商的支持,在控制領域得到了成功應用,已得到了用戶的高度評價。尤其是與傳統的控制方法相比,在系統設計,安裝調試,維護和擴展上,具有不可比擬的優勢。因此,在實時控制領域成功應用CC-Link具有典型的意義。