PLC-DCS在紙板生產(chǎn)自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用

2．2通信網(wǎng)絡(luò)
由于在分散控制系統(tǒng)中廣泛采用了多處理機(jī)的結(jié)構(gòu)，所以處理機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信變得極其重要。
現(xiàn)場總線技術(shù)作為自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點之一，被譽為自動化領(lǐng)域的計算機(jī)局域網(wǎng)。它適應(yīng)了工業(yè)控制系統(tǒng)向分散化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的發(fā)展方向。 Profitbus是唯一的全集成H1(過程)和H2(工廠自動化)現(xiàn)場總線解決方案，是一種不依賴于廠家的開發(fā)式現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，它可廣泛應(yīng)用于制造加工、過程和建筑自動化領(lǐng)域。在該監(jiān)控系統(tǒng)中，現(xiàn)場級3個PLC站之間利用Profitbus進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)了紙板生產(chǎn)線狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集和控制信號的傳遞。
Ethernet以太網(wǎng)最初是由Xeroex在20世紀(jì)70年代開發(fā)的—種連網(wǎng)傳輸方法，后來由Xeroex、數(shù)字設(shè)備公司(DEC)和 Intel改進(jìn)。這種靈活的技術(shù)可以運行在各種網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)上，并在合理的開銷下提供很好的容量。到目前為止，以太網(wǎng)是用于局域網(wǎng)的最流行的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在該監(jiān)控系統(tǒng)中，控制級操作站之間和管理級終端機(jī)之間采用Ethernet進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。實現(xiàn)了各操作站間的相互冗余備用以及管理數(shù)據(jù)的存取。
DCS各級之間的通信一直以來是工程技術(shù)人員關(guān)注的技術(shù)熱點之一。該系統(tǒng)采用VIPA公司PC-CPU 288L自帶的Ethernet端口很好的解決了現(xiàn)場級到控制級之間的通信問題。實現(xiàn)了現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)向上輸送和控制級信號的向下傳遞。由于控制級和管理級同時采用Ethernet，因此它們之間直接用集線器(HUB)相連，進(jìn)行相互通信。
該監(jiān)控系統(tǒng)中，將以太網(wǎng)(Ethernet)與現(xiàn)場總線相結(jié)合實現(xiàn)了PLC站之間、操作站之間、管理終端之間以及現(xiàn)場級、控制級、管理級之間的數(shù)據(jù)通信。
3軟件設(shè)計
系統(tǒng)軟件采用CONTROL LAB軟件包，其層次結(jié)構(gòu)如圖2。

現(xiàn)場級V200 CPU站采用了快速可預(yù)測實時內(nèi)核，其周期性工作的時間穩(wěn)定性(Jitter-Time)可達(dá)2微秒(300MHZ CPU)。 PLC和硬件模塊及現(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)交換均在實時任務(wù)中進(jìn)行，保證了這類數(shù)據(jù)交換在操作系統(tǒng)中的延時不超過幾個微秒?？刂迫蝿?wù)作為實時任務(wù)執(zhí)行，其最短工作周期可達(dá)0．01毫秒。
PLC監(jiān)控程序采用圖形化組態(tài)工具ControlChart編制，該工具是一種基于IEC1131-3流程圖形語言的開發(fā)式控制軟件，符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。工程師在控制級操作站上即可利用現(xiàn)成模塊進(jìn)行自由組合、在線觀察和調(diào)試，極大地縮短了控制系統(tǒng)的調(diào)試時間。瓦楞紙板流水線的控制任務(wù)主要進(jìn)行線上各機(jī)組運行速度協(xié)調(diào)。速度調(diào)節(jié)中粘合機(jī)作為主機(jī)，過膠機(jī)、修邊機(jī)、橫切機(jī)和堆疊機(jī)與主機(jī)同步運行。該監(jiān)控系統(tǒng)速度控制流程圖如圖3所示。
ZJL、DJL、DDCL和SJCL分別對應(yīng)紙漿量(瓦楞機(jī))、堆積量、訂單產(chǎn)量和實際產(chǎn)量，根據(jù)以上量的測量數(shù)值對粘合機(jī)和瓦楞機(jī)速度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。
在控制級和管理級軟件基于WINDOWS NT平臺，采用易學(xué)易用的Visual Basic6．0進(jìn)行編程，其中采用ActiveX、OPC、 TCP／IP等國際通用技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，用戶可以極方便的與其他軟件系統(tǒng)進(jìn)行自由通訊和進(jìn)行功能擴(kuò)展?？刂萍壊僮髡緳z測畫面主要有總操作圖、瓦楞機(jī)監(jiān)測圖、粘合機(jī)檢測圖、過膠機(jī)監(jiān)測圖、修邊機(jī)監(jiān)測圖和橫切機(jī)監(jiān)測圖。管理級終端包括訂單管理畫面和出貨管理畫面等。
4系統(tǒng)功能
在軟硬件基礎(chǔ)上實現(xiàn)的瓦楞紙板生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)功能如圖3所示。監(jiān)控系統(tǒng)功能分為監(jiān)控和管理功能。監(jiān)控主要是工況顯示和生產(chǎn)操作，管理主要是訂單管理和出貨管理。

4．1工況顯示
在控制級的操作站以及管理級的終端機(jī)中顯示現(xiàn)場采集來的生產(chǎn)線狀態(tài)數(shù)據(jù)，主要包括：生產(chǎn)中的紙板品種，尺寸規(guī)格；現(xiàn)時各機(jī)組生產(chǎn)速度、電機(jī)電流；瓦楞機(jī)原紙堆積量；粘合機(jī)出紙量、各段溫度；現(xiàn)時的實切張數(shù)，訂單的總張數(shù)，還欠實際張數(shù)；成品，不良產(chǎn)品的數(shù)量(不良品人工輸入)原紙剩余長度等。顯示方式包括數(shù)字、柱狀圖和趨勢圖等。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行速度、電流、溫度、堆積量等過限報警。