[摘要] 本文主要介紹了利用開方式現場匯流排CC-Link來實現計量與配料的監控系統，達
到可靠性、有效性、可維護性的目的。著重討論了它們的特性、功能及其應用。
[關鍵詞] CC-Link 開放式現場匯流排 現場匯流排控制系統 I/O伺服器 計量配料
Abstract: The paper presents batching weigher for control system by using CC-Link fieldbus.
Realize purpose for reliability、availability、serviceability, discuss the feature, function and
application of the fieldbus control system.
Keyword: CC-Link Open Fieldbus FCS I/O server Batching weighing
一 概述
全自動配料控制系統在各行業的應用已屢見不鮮，如：冶金，有色金屬，化工，建材，食品等行業。它是成品生產的首要環節，特別是有連續供料要求的行業，其配比的過程式控制制直接影響了成品的質量，它是企業取得最佳經濟效益的先決條件。雖然行業各自不同的工藝特點對配料控制要求也不同，但其高可靠性，先進性，開方性，免維護性，可擴展性是工廠自動化FA所追求的一致目標。
二 系統功能
基於以上目標，我們為某企業設計、製造了一套全自動的多品種混合配料稱重的三電一體化生產線。其中動態計量秤，通過CC-Link現場匯流排，會同PLC，HMI/IPC無縫地組成三位一體的計量配料系統，其中工控機經HUB及乙太網TCP/IP連入工廠ERP/MIS。整個配料過程嚴格按照所選擇的配方比和流程進行，並有多級報警記錄，完成不同原料混勻給料及物流控制，實現了管控一體化，優化了過程式控制制的性能和效率。
三 CC-Link概況
CC-Link是三菱電機以高性能、低成本、多廠商支持為目標於1996年推出的第二代開放式現場匯流排，是control & communication Link（控制與通信鏈路）的簡稱，2000年11月，CC-Link協會成立，專門負責CC-Link在全球的普及和發展。
開放式現場匯流排CC-Link具有性能卓越、應用廣泛、使用簡單、節省成本等突出的優勢。CC-Link採用雙絞線為連接介質的主從結構，最多支持64個從站，採用廣播論詢方式，最高可達到10Mbps速度。PLC或計算機作為CC-Link主站，配以AJ65SBT-RPT中繼器最遠距離可達13.2公里。網路匯流排最大的循環數據容量為2048個點，512個字；最大瞬時傳送數據量為960位元組。CC-Link具有預約站功能、自動刷新功能、即插即用功能和主站熱備、子站脫離、站上線回復、監控測試等完備的RAS機能。CC-Link在使用上，硬體開關設置、接線（3芯屏蔽線）和系統組態（參數設定即可）都非常方便和簡單。
目前CC-Link支持多達360種設備，如：遠程I/O、感測器、稱重控制器、調節器、電磁閥、變頻器、觸摸屏等等。並得到220多家廠商支持，如：松下電工、大和衡器、橫河、西門子、SMC、DIGITAL、NEC等等。CC-Link也是目前唯一能與歐美現場匯流排標準抗衡的亞洲產品。
四 系統配置
本系統下位機採用了三菱電機的MELSEC-A2SH PLC為主控，並配以三菱GOT觸摸屏為下位人機介面(HMI)，計量控制由12台上海大和衡器公司的CFW定量給料機(Constant Feed Weigher)組成。它們之間通過CC-Link現場匯流排聯接，以實現數據採集與控制，來確保系統的可靠性和實時性。上位機部分選擇研華IPC610工控機作為監控站，配以MS Windows NT 4.0 for workstation操作系統和悉雅特監控軟體Citect Version 5.30為運行環境，系統軟體具有豐富的流程操作、監控、通訊、報警、管理、趨勢、記錄和人機對話等功能，並具有較強的診斷能力。系統的硬體和軟體是控制系統的有機體，以上配置確保了系統完整性、一致性、兼容性和成套性，適應在工業環境下能長期穩定運行，並具有電、磁、震抗干擾的能力，滿足了安全性的要求。
本配料系統結構與網路配置如圖1所示
圖1
1，下位機結構及組成
在本工程中所採用的12台CFW主要是來完成原料流量控制，其中的CFC-200儀錶，它集調節與演算為一體的多功能計量控制器，它是日本大和制衡出眾的計量儀錶設計技術的體現，具備足夠的抗干擾性能、多樣化介面、自診斷功能、自整定PI調節功能等特長，並配以三菱A540電流矢量型變頻器和SEW高性能電機，組成一個完整的機電一體化產品，確保了計量和控制的準確性(±3‰精度)，保證了12台CFW相互間瞬時流量比例的恆定。
下位機選用CC-Link現場匯流排控制方式，用三菱MELSEC-A PLC共二台組成CC-Link雙機冗餘結構，它具有先進、高速、可靠、大容量的特點，其中PLC1為主控，PLC2為後備冗餘，當通信發生故障時，便可實行主備PLC間的無擾切換。由於12台CFW分佈較分散，故選擇CC-Link匯流排將大和衡器稱重控制器與PLC直接相連。下位人機介面(HMI)為三菱電機液晶觸摸屏GOT，以確保工藝數據正確和及時的在上位PC監控站和觸摸屏上得到雙重響應和顯示，即使上位發生故障或失效，也不影響整個流程式控制制。觸摸屏的監控畫面雖沒上位HMI豐富，但也基本覆蓋整個系統的監控和操作。
上海大和的定量給料機(CFW)是作為遠程設備從站形式連接CC-Link現場匯流排的。
PLC控制軟體採用符號化的梯形圖編寫，並充分考慮系統資源，減少循環掃描時間，提高實時控制性。PLC1為CC-Link主站，由主站模塊控制從站的運行和數據刷新，因A2SH PLC支持CC-Link指令，使網路組態和數據處理時，更顯容易，在運行程序中，主從站之間的數據交換是自動鏈接更新的，主CPU只需通過RDGET和RDPUT語句即可與從站交換設備信息，CC-Link指令可代替FROM/TO指令以處理數據的存取，而不需關心緩衝內存的地址。
上下位機的通信選用Modbus通訊協議（RS485方式），網路結構是主從結構，通信介質為雙絞線，它是Modicon公司早期所引用開發，在工業控制領域應用非常廣泛，是事實上的工業網路標準。它支持21種功能代碼，並可與工廠中其它眾多廠商的不同產品通訊。本系統中採用的Modbus協議是以RTU格式封裝，可以較高的波特率傳送信息。
2，監控系統詳述
監控系統是以Citect V5.30 32位工控軟體為開發和運行平台，Citect是基與Windows NT平台用於分散式控制系統的SCADA軟體，它向用戶提供了極大的應用靈活性和系統開方性，在工業自動化領域有著廣泛的應用，是當今優秀的自動化軟體之一。
Citect內置一個Cicode的實時多任務SCADA程序語言，利用它所提供的豐富函數庫，可靈活地開發出複雜的應用程序，這是它優於其它SCADA軟體的特點之一。監控系統採用樹型結構，具有多種畫面調用手段，以方便操作使用。系統畫面分菜單主頁，配料總貌監控、設備監控、配方管理、趨勢組記錄、報警組記錄、報表、操作日誌、調試維護、幫助等畫面。為保證系統的安全可靠運行，監控系統提供操作員、管理員和工程師三種許可權，以保證系統的安全機制。在本配料監控系統的開發中，結合了實際工藝狀況和充分利用Citect的特長，主要完成了配方設置、流程選擇和切換、流程聯鎖、流程起動、順序停止、故障停止、流程報警、流量和定量控制、累計統計等功能。
Citect採取了C/S結構方式，以輸入/輸出伺服器（I/O server）形式經乙太網鏈路（TCP/IP協議）連入工廠ERP/MIS，Citect提供了DDE/NetDDE，OPC，ODBC/SQL，COM/DCOM,CTAPI等通用方法實現基於Windows應用程序和I/O之間的數據交換。本配料系統中的歷史數據以ODBC/SQL方式訪問資料庫伺服器Microsoft SQL Server 7.0。而實時數據的交換,考慮到DDE、OPC方式的不穩定性及局限性，因此選用Citect所提供的CTAPI介面，它適合多種數據交換，使用更為靈活，它避免了各應用程序的代碼冗餘，提高了內存的利用率，它以DLL函數提供外部的應用程序（VB，VC++等）介面，使用戶應用程序可直接對Citect的Tag變數進行操作，並支持通過TCP/IP的遠程操作。VB調用DLL函數，按先聲明后調用的原則，DLL函數使用類似於VB自己的函數應用，非常簡單。可使用戶通過內部企業網上任何一台工作站來監控實時數據和查詢歷史數據。
五 結論
綜上所述，基於開方式現場匯流排CC-link的定量給料機CFW配以PLC+PC及工控軟體所組成的控制系統，具有先進性、開方性、實施周期短、成本（包括投資、維護、升級等成本）低等特點，它可將來自不同公司的不同類型產品無縫地組合成一體，並以一體化的網路平台技術為基礎，實現了安全、透明、經濟的需要。其中的現場匯流排和工控軟體是今後幾年自動化領域發展的主流和熱點，相信在各行業的使用將越來越多。
