基於CC-Link的爐窯網路控制系統的設計與實施

控制系統    時間:2014-03-13 02:35:19
基於CC-Link的爐窯網路控制系統的設計與實施簡介
    摘要:本文詳細地介紹了基於CC-Link現場匯流排技術地分散式爐窯實時控制系統的的設計與實施方案,同時對網路的經濟性以及可靠性進行了分析。關鍵詞:PLC……
基於CC-Link的爐窯網路控制系統的設計與實施正文

 摘要:本文詳細地介紹了基於CC-Link現場匯流排技術地分散式爐窯實時控制系統的的設計與實施方案,同時對網路的經濟性以及可靠性進行了分析。

關鍵詞:PLC  CC-Link  現場匯流排  設計  可靠性1 設計需求超細煅燒陶土由於性能優良,在化工、醫藥、日用、家化等產品中被廣泛採用,我國陶土資源豐富,但其煅燒工藝極其複雜,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,研製了一套採用CC-Link匯流排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。為了提高CC-Link匯流排數據傳輸的快捷性、避免數據通信衝突,在CC-Link實時通信中,採取了一系列的安全措施,以確保CC-Link匯流排控制系統的穩定、可靠性。2 CC-Link的特性與網路安全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,是三菱電機於1996年推出的開放式現場匯流排,其數據容量大,通信速度多級可選擇,而且它是一個複合的、開放的、適應性強的網路系統,能夠適應於較高的管理層網路到較低的感測器層網路的不同範圍。CC-Link是一個以設備層為主的網路,一般情況下,CC-Link整個一層網路可由一個主站和六十四個從站組成。網路中的主站由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錶、閥門等現場儀錶設備。且可實現從CC-Link到AS-I匯流排的聯接。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主要採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於所佔據的虛擬站數。佔據一個從站意味著適合32位RX和\或RY,並以每四個字進行重定向。如果一個裝置佔據兩個虛擬站,那麼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位元組為單位分割,並以每批150位元組傳遞。若從從站傳遞到主站或其他從站,每批信息數據最大為34位元組。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測控網路的優勢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使分佈控制成為現實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路的運行和數據刷新,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,便可以將所有的網路通信數據和網路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主站模塊緩衝寄存區的結構和數據類型與緩衝區的對應關係,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在網路組態時,可以將現在不掛上網路而計劃將來掛接到CC-Link的設備,在網路組態時事先將這些設備的系統信息(站類型、佔用數據量、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路中后,便可以自動投入運行,不需要重新進行網路組態。而且在預約站沒有掛接到網路中時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、網路監視功能、網路診斷功能提供了一個可以信賴的網路系統,幫助用戶在最短時間內恢復網路系統。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係,(也可以通過專用的參數配置軟體進行設置);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介面卡,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,而這些信息在這些介面模塊上有相應的開關進行設置。維護簡單:由於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,系統採用了雙機冗餘措施。在雙主機系統中,二者處於對等地位,並且同時可以監測對方的運行情況以及網路的衝突偵聽,並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路故障,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,只要主機和網路安全,控制系統便會安全,實時性便可得到保證。兩台冗餘主機內均安裝了PCI匯流排的CC-Link匯流排網路適配卡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。

從站採用AnSH PLC 智能控制單元,主要作用是管理AD、DA、DI\DO的埠I\O操作以及計數定時模塊的設定,並且將所採集的數據負責上傳到主站,並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於採集煅燒爐中的溫度、給控制三相非同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、控制三相非同步電機旋轉的時間等。模塊的選用為:★模擬量採集: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、管理功能於一體的測控系統,在車間級的Intranet中集成了生產在線資料庫以及控制參數與工藝資料庫伺服器,生產在線資料庫伺服器主要用於管理當日當班的人員、計劃調度以及生產完成情況,工藝資料庫伺服器主要用於記錄生產工藝參數、重要工段以及重要設備的定時抽檢數據、故障幾率等,便於了生產管理。

3.2 系統功能:(1)網路,整個監控系統採用CC-Link現場匯流排,可高速的將現場數據傳至主站進行管理。(2)主站和從站,採用一台三菱A系列PLC負責CC-Link網路的管理, 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列印故障信息並計時。統計停線時間。並通過音效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採集和控制由一台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網路由於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。作者簡介:吳道虎,男,博士,就職於華中理工大學水電與數字化工程學院

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