PLC－DCS在紙板生產(chǎn)自動化系統(tǒng)中的應用
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2．2通信網(wǎng)絡
由于在分散控制系統(tǒng)中廣泛采用了多處理機的結構，所以處理機之間的數(shù)據(jù)通信變得極其重要。
現(xiàn)場總線技術作為自動化領域技術發(fā)展的熱點之一，被譽為自動化領域的計算機局域網(wǎng)。它適應了工業(yè)控制系統(tǒng)向分散化、網(wǎng)絡化、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)場總線標準，它可廣泛應用于制造加工、過程和建筑自動化領域。在該監(jiān)控系統(tǒng)中，現(xiàn)場級3個PLC站之間利用Profitbus進行數(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70年代開發(fā)的—種連網(wǎng)傳輸方法，后來由Xeroex、數(shù)字設備公司(DEC)和 Intel改進。這種靈活的技術可以運行在各種網(wǎng)絡介質上，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)的最流行的邏輯拓撲結構。在該監(jiān)控系統(tǒng)中，控制級操作站之間和管理級終端機之間采用Ethernet進行數(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人員關注的技術熱點之一。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軟件設計
系統(tǒng)軟件采用CONTROL LAB軟件包，其層次結構如圖2。?
現(xiàn)場級V200 CPU站采用了快速可預測實時內核，其周期性工作的時間穩(wěn)定性(Jitter-Time)可達2微秒(300MHZ CPU)。 PLC和硬件模塊及現(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)交換均在實時任務中進行，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?？刂迫蝿兆鳛閷崟r任務執(zhí)行，其最短工作周期可達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)標準。工程師在控制級操作站上即可利用現(xiàn)成模塊進行自由組合、在線觀察和調試，極大地縮短了控制系統(tǒng)的調試時間。瓦楞紙板流水線的控制任務主要進行線上各機組運行速度協(xié)調。速度調節(jié)中粘合機作為主機，過膠機、修邊機、橫切機和堆疊機與主機同步運行。該監(jiān)控系統(tǒng)速度控制流程圖如圖3所示。
ZJL、DJL、DDCL和SJCL分別對應紙漿量(瓦楞機)、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)值對粘合機和瓦楞機速度進行相應的調節(jié)。
在控制級和管理級軟件基于WINDOWS NT平臺，采用易學易用的Visual Basic6．0進行編程，其中采用ActiveX、OPC、 TCP／IP等國際通用技術和標準，用戶可以極方便的與其他軟件系統(tǒng)進行自由通訊和進行功能擴展?？刂萍壊僮髡緳z測畫面主要有總操作圖、瓦楞機監(jiān)測圖、粘合機檢測圖、過膠機監(jiān)測圖、修邊機監(jiān)測圖和橫切機監(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)時各機組生產(chǎn)速度、電機電流；瓦楞機原紙堆積量；粘合機出紙量、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。在此基礎上進行速度、電流、溫度、堆積量等過限報警。
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