摘? 要: 詳細(xì)地介紹了基于CC-Link" title="CC-Link">CC-Link現(xiàn)場總線技術(shù)的分布式爐窯實時控制系統(tǒng)" title="控制系統(tǒng)">控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施方案,同時對CC-Link的特性以及網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性進(jìn)行了分析。

　　關(guān)鍵詞: PLC? CC-Link? 現(xiàn)場總線? 設(shè)計? 可靠性

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1 設(shè)計需求

　　超細(xì)煅燒陶土由于其性能優(yōu)良,在化工、醫(yī)藥、日用、家化等產(chǎn)品中被廣泛采用。我國陶土資源豐富,但其煅燒工藝極其復(fù)雜,主要是因為煅燒的溫度、時間等對煅燒陶土的性能影響極大,控制參數(shù)" title="控制參數(shù)">控制參數(shù)稍有變化,就可能導(dǎo)致整爐陶土報廢。針對如此嚴(yán)格的煅燒工藝,采用CC-Link總線組建了一套測控系統(tǒng)" title="測控系統(tǒng)">測控系統(tǒng)。該系統(tǒng)對煅燒爐的四個煅燒區(qū)的溫度、時間進(jìn)行控制,取得了較好的控制效果,同時也產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益。為了提高CC-Link總線數(shù)據(jù)傳輸速度、避免數(shù)據(jù)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(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2 CC-Link的特性與網(wǎng)絡(luò)安全^[1]

2.1 CC-Link的特性

　　CC-Link是Control & Communication Link(控制與通信鏈路系統(tǒng))的簡稱,是三菱電機(jī)于1996年推出的開放式現(xiàn)場總線,其數(shù)據(jù)容量大,通信速度可多級選擇;而且它是一個復(fù)合、開放、適應(yīng)性強的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),能夠適應(yīng)從較高的管理層網(wǎng)絡(luò)到較低的傳感器層網(wǎng)絡(luò)的不同范圍。CC-Link是一個以設(shè)備層為主的網(wǎng)絡(luò),一般情況下,整個一層CC-Link網(wǎng)絡(luò)可由一個主站和64個從站組成。CC-Link具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速度,最高可達(dá)10Mbps,其底層通信協(xié)議遵循RS-485。

2.2 CC-Link的數(shù)據(jù)通信方式

　　CC-Link的通信形式分為兩種:循環(huán)通訊和瞬時傳送。信息若從主站傳遞到從站,信息數(shù)據(jù)將以150字節(jié)為單位進(jìn)行分割,并以150字節(jié)為一批進(jìn)行傳遞。若從從站傳遞到主站或其它從站,每批信息數(shù)據(jù)量最大為34字節(jié)。瞬時傳送需要由專用指令來完成。瞬時傳送不會影響循環(huán)通信的時間。

2.3 CC-Link測控網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢

　　CC-Link的優(yōu)勢如下:

　　(1)可高速度、大容量地傳送數(shù)據(jù);

　　(2)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星型結(jié)構(gòu);

　　(3)具有自動刷新和預(yù)約站功能:自動刷新和預(yù)約站功能是CC-Link的獨特之處。對于主站模塊和PLC的CPU的數(shù)據(jù)刷新,可將刷新參數(shù)在主站參數(shù)中設(shè)置,不需要編寫刷新程序,從而簡化了編程指令,減少了程序運行步驟。預(yù)約站功能在系統(tǒng)的可擴(kuò)展性上顯示出極大的優(yōu)越性,也給系統(tǒng)開發(fā)提供了很大的方便性;

　　(4)完善的RAS功能:RAS是Reliability(可靠性)、Availability(有效性)、Serviceability(可維護(hù)性)的縮寫;

????(5)優(yōu)異抗噪性能和兼容性;

　　(6)互操作性和即插即用;

　　(7)瞬時傳送功能。

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 系統(tǒng)組成

　　系統(tǒng)組成原理圖見圖1。為了提高整個控制系統(tǒng)的安全性以及可靠性,系統(tǒng)采用了雙機(jī)冗余措施。在雙主機(jī)系統(tǒng)中,二者處于對等地位,同時可以監(jiān)測對方的運行情況以及實時偵聽網(wǎng)絡(luò)的沖突,并相互傳遞心跳信息,一旦發(fā)現(xiàn)對方系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者連接的網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障,監(jiān)測方立即接管測控任務(wù),從而保證了系統(tǒng)主機(jī)的完整性和完好性。只要主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)安全,控制系統(tǒng)便會安全,實時性便可得到保證。兩臺冗余主機(jī)內(nèi)均安裝了PCI總線的CC-Link總線網(wǎng)絡(luò)適配卡A80BD(E)-JB1BT13,主機(jī)配置相同,以保證二者的MTTF、MTBF相近似,滿足系統(tǒng)相似性原理,為控制系統(tǒng)的安全性提供保證。

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　　為了將系統(tǒng)集成為具有測量、控制、管理功能于一體的測控系統(tǒng),整個計算機(jī)管理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用B/S(Brower/Server)結(jié)構(gòu)及實時數(shù)據(jù)交換技術(shù)——DDE,并嵌入實時數(shù)據(jù)庫技術(shù),實現(xiàn)有效的管控一體化管理。

　　工藝控制" title="工藝控制">工藝控制服務(wù)器由實時數(shù)據(jù)庫、操作臺瀏覽器等組成，主要完成生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控功能。除安裝常規(guī)的Windows Server 2000、Microsoft SQL Server 6.5、Power Builder 7.0外,還安裝有生產(chǎn)工藝控制在線實時服務(wù)數(shù)據(jù)庫,以備現(xiàn)場智能控制設(shè)備實時訪問并下載工藝控制參數(shù)。生產(chǎn)在線服務(wù)器由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、辦公用戶瀏覽器等組成,安裝有Windows Server 2000、Microsoft SQL Server 6.5以及生產(chǎn)調(diào)度控制數(shù)據(jù)庫，主要完成生產(chǎn)過程的實時監(jiān)視和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的管理功能。車間Web服務(wù)器由企業(yè)Internet網(wǎng)站和用戶瀏覽器組成，主要完成遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交互功能。

　　整個車間以100M快速以態(tài)網(wǎng)為主干,連接各個智能控制單元PLC以及工藝控制服務(wù)器、生產(chǎn)在線服務(wù)器和車間Web服務(wù)器,系統(tǒng)采用星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

　　在現(xiàn)場智能控制單元中,從站采用A2SH PLC^[2]智能控制單元,主要作用是管理AD、DA、DI/DO端口的I/O操作以及計數(shù)定時模塊的設(shè)定,負(fù)責(zé)將所采集的數(shù)據(jù)上傳到主站,并將從主站獲得的控制參數(shù)下傳至AO、DO模塊,去控制相應(yīng)的執(zhí)行結(jié)構(gòu)。AD、DA、DI/DO以及計數(shù)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(jī)旋轉(zhuǎn)的變頻器提供0~10V的控制信號源、控制電機(jī)的起停以及監(jiān)測控制開關(guān)的狀態(tài)、控制三相異步電機(jī)旋轉(zhuǎn)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(shù)字量輸入/輸出:AJ65BTB2-16DR

????·熱電偶輸入:AJ65TB-68TD

????·高速計數(shù)器:AJ65BT-D62

????四條從站的配置是相同的,分別控制四條生產(chǎn)線。

3.2 系統(tǒng)特性

　?、僬麄€監(jiān)控系統(tǒng)采用CC-Link現(xiàn)場總線,可將現(xiàn)場數(shù)據(jù)高速地傳至主站進(jìn)行管理。

　?、诓捎靡慌_三菱A系列PLC負(fù)責(zé)CC-Link網(wǎng)絡(luò)的管理， 還負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)送到上位PC機(jī)進(jìn)行分析,并將中控室發(fā)出的指令送至現(xiàn)場從站。

　?、跴C機(jī)將操作指令通過從站PLC傳送給受令執(zhí)行單元執(zhí)行操作,遠(yuǎn)程執(zhí)行單元將工作狀態(tài)通過從站PLC 傳送給PC機(jī)。PC機(jī)將車間中所有控制的工作狀態(tài)(開、關(guān)、報警)信息顯示出來,供操作人員監(jiān)控。PC機(jī)接到報警和停線信息后,立即打印故障信息并計時,統(tǒng)計停線時間,并通過聲卡驅(qū)動音箱進(jìn)行語音提示。

　?、転楸ＷC系統(tǒng)內(nèi)大量的數(shù)據(jù)傳輸,每一條生產(chǎn)線的參數(shù)采集和控制都由一臺CC-Link從站完成。所有測控參數(shù)測量值通過CC-Link與從站通訊。

3.3 主體程序功能

　　主體程序功能框圖如圖2所示。

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　　CC-Link網(wǎng)絡(luò)由于具有眾多的優(yōu)點以及有眾多廠商的支持,在控制領(lǐng)域得到了成功應(yīng)用。尤其是與傳統(tǒng)的控制方法相比,在系統(tǒng)設(shè)計、安裝調(diào)試、維護(hù)和擴(kuò)展上,具有不可比擬的優(yōu)勢。因此,在實時控制領(lǐng)域成功應(yīng)用CC-Link具有重要的意義。

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參考文獻(xiàn)

1 覃 強.CC-LINK現(xiàn)場總線.世界儀表與自動化,2000(9)

2 菱電自動化手冊Ans PLC

3 李 峣.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù).北京:清華大學(xué)出版社,2001.9

4 http：//www.sybase.com.cn