摘? 要: 詳細(xì)地介紹了基于CC-Link" title="CC-Link">CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的分布式爐窯實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)" title="控制系統(tǒng)">控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施方案,同時(shí)對(duì)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(chǎng)總線? 設(shè)計(jì)? 可靠性

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1 設(shè)計(jì)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(guó)陶土資源豐富,但其煅燒工藝極其復(fù)雜,主要是因?yàn)殪褵臏囟取r(shí)間等對(duì)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(bào)廢。針對(duì)如此嚴(yán)格的煅燒工藝,采用CC-Link總線組建了一套測(cè)控系統(tǒng)" title="測(cè)控系統(tǒng)">測(cè)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)對(duì)煅燒爐的四個(gè)煅燒區(qū)的溫度、時(shí)間進(jìn)行控制,取得了較好的控制效果,同時(shí)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(shí)時(shí)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(jiǎn)稱,是三菱電機(jī)于1996年推出的開放式現(xiàn)場(chǎng)總線,其數(shù)據(jù)容量大,通信速度可多級(jí)選擇;而且它是一個(gè)復(fù)合、開放、適應(yīng)性強(qiáng)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(gè)以設(shè)備層為主的網(wǎng)絡(luò),一般情況下,整個(gè)一層CC-Link網(wǎng)絡(luò)可由一個(gè)主站和64個(gè)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(shí)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(shí)傳送需要由專用指令來完成。瞬時(shí)傳送不會(huì)影響循環(huán)通信的時(shí)間。

2.3 CC-Link測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)

　　CC-Link的優(yōu)勢(shì)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(dòng)刷新和預(yù)約站功能:自動(dòng)刷新和預(yù)約站功能是CC-Link的獨(dú)特之處。對(duì)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(jiǎn)化了編程指令,減少了程序運(yùn)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(shí)傳送功能。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)組成

　　系統(tǒng)組成原理圖見圖1。為了提高整個(gè)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(duì)等地位,同時(shí)可以監(jiān)測(cè)對(duì)方的運(yùn)行情況以及實(shí)時(shí)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(duì)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(cè)方立即接管測(cè)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(huì)安全,實(shí)時(shí)性便可得到保證。兩臺(tái)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(cè)量、控制、管理功能于一體的測(cè)控系統(tǒng),整個(gè)計(jì)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換技術(shù)——DDE,并嵌入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù),實(shí)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、操作臺(tái)瀏覽器等組成，主要完成生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù),以備現(xiàn)場(chǎng)智能控制設(shè)備實(shí)時(shí)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(kù)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(kù)，主要完成生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)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(gè)車間以100M快速以態(tài)網(wǎng)為主干,連接各個(gè)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(chǎng)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(jì)數(shù)定時(shí)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(jì)數(shù)定時(shí)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(hào)源、控制電機(jī)的起停以及監(jiān)測(cè)控制開關(guān)的狀態(tài)、控制三相異步電機(jī)旋轉(zhuǎn)的時(shí)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(jì)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€(gè)監(jiān)控系統(tǒng)采用CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線,可將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)高速地傳至主站進(jìn)行管理。

　?、诓捎靡慌_(tái)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(chǎng)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(bào)警)信息顯示出來,供操作人員監(jiān)控。PC機(jī)接到報(bào)警和停線信息后,立即打印故障信息并計(jì)時(shí),統(tǒng)計(jì)停線時(shí)間,并通過聲卡驅(qū)動(dòng)音箱進(jìn)行語(yǔ)音提示。

　　④為保證系統(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(tái)CC-Link從站完成。所有測(cè)控參數(shù)測(cè)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(diǎn)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(jì)、安裝調(diào)試、維護(hù)和擴(kuò)展上,具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。因此,在實(shí)時(shí)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)

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2 菱電自動(dòng)化手冊(cè)Ans PLC

3 李 峣.計(jì)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