BOPP薄膜生產(chǎn)線的CC-Link現(xiàn)場總線集散控制系統(tǒng)

1 引言
BOPP是Biaxial Oriented PolyPropylene （雙向拉伸聚丙烯）的縮寫，BOPP薄膜具有拉伸強度大，透明度高，保鮮性好、光澤明亮、彩印鮮艷、外觀裝飾華貴等優(yōu)點，而且還具有很高的機械強度和附著力以及極好的化學性和良好的化學穩(wěn)定性（與名種酸、堿、鹽不發(fā)生化學反應(yīng)），耐水耐熱，是一種高級塑料包裝材料，廣泛應(yīng)用于香煙、服裝、食品、印刷品等、也可做粘膠帶基及電容器的電介質(zhì)。
BOPP薄膜生產(chǎn)線工作原理是：根據(jù)薄膜生產(chǎn)工藝要求，將擠出機及機頭的各節(jié)筒體分別加熱到不同的工作點，按配方通過料斗不斷地注入料粒；熔融狀的物料由機頭擠出后，經(jīng)過冷卻輥冷卻，形成窄而厚的薄膜厚片；薄膜厚片經(jīng)過儲片架整理后，被送入縱向拉伸區(qū)，根據(jù)工藝要求由慢速輥和快速輥進行2.5～5.0倍的縱向拉伸處理；橫向拉伸區(qū)用于實現(xiàn)薄膜的第二次拉伸，即橫向拉伸，該區(qū)域涉及薄膜的橫拉分區(qū)加熱控制、同步傳動控制、破膜檢測及其處理等問題，是實現(xiàn)有效成膜的關(guān)鍵之一；薄膜經(jīng)過雙向拉伸（即縱拉和橫拉）后，被送入后處理區(qū)域進行后續(xù)工藝的處理，再經(jīng)過上卷輥整理，由兩臺收卷輥輪換進行恒張力收卷，最終形成成品膜。

BOPP薄膜生產(chǎn)線全長約80米，如圖1所示，其中主要包括1：擠出機及機頭系統(tǒng)；2：冷輥裝置；3：前掃描測厚裝置；4：儲片架；5：縱向拉伸區(qū)域；6：橫向拉伸區(qū)域；7：橫拉輥裝置；8：后處理區(qū)域；9：后掃描測厚裝置；10：上卷輥裝置；11：收卷區(qū)域。
為了進一步提高控制系統(tǒng)的可靠性和自動化程度，便于系統(tǒng)功能的擴充，提出在原有生產(chǎn)設(shè)備的基礎(chǔ)上采用CC-Link現(xiàn)場總線等技術(shù)對控制系統(tǒng)進行改造。建立起由PLC、分布式控制模塊、工控機、單片機及智能儀表組成的集散控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)對生產(chǎn)線的集散控制、工藝曲線的實時顯示、關(guān)鍵參數(shù)的存儲等，便于生產(chǎn)管理和提高產(chǎn)品質(zhì)量。
2 集散控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1 CC-Link開放式現(xiàn)場總線
CC-Link是Control Communication Link（控制與通信鏈路系統(tǒng)）的簡稱，是三菱電機于1996年推出的開放式現(xiàn)場總線，其數(shù)據(jù)容量大，通信速度可多級選擇，最高達10Mbps。它是一個復(fù)合的、開放的、適應(yīng)性強的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠適應(yīng)于較高的管理層網(wǎng)絡(luò)到較低的傳感器層網(wǎng)絡(luò)的不同范圍[1]。CC-Link是一個以設(shè)備層為主的網(wǎng)絡(luò)，整個一層網(wǎng)絡(luò)可由一個主站和六十四個從站組成。網(wǎng)絡(luò)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表、閥門等現(xiàn)場儀表設(shè)備。采用第三方廠商生產(chǎn)的網(wǎng)關(guān)還可以實現(xiàn)從CC-Link到ASI總線的連接。

CC-Link的底層通信協(xié)議遵循RS485，一般情況下，CC-Link主要采用廣播輪詢的方式進行通信，CC-Link也支持主站與本地站、智能設(shè)備站之間的瞬間通信[2]。具體方式為：主站將刷新數(shù)據(jù)RY/RWw發(fā)送到所有從站，與此同時輪詢從站1；從站1對來自主站的輪詢作出響應(yīng)RX/RWr，并將該響應(yīng)同時告知其它從站；然后主站輪詢從站2（此時并不發(fā)送刷新數(shù)據(jù)），從站2給出響應(yīng)，并將該響應(yīng)告知其它從站；依次類推，不斷循環(huán)，圖2所示為廣播輪詢時的數(shù)據(jù)傳輸幀格式。除了廣播輪詢式的循環(huán)通訊方式外，CC-Link還提供主站、本地站及智能設(shè)備站之間的信息瞬時傳送功能。信息從主站傳遞到從站，信息數(shù)據(jù)將以150字節(jié)為單位分割，并以150字節(jié)傳遞。若從從站傳遞到主站，每批信息數(shù)據(jù)最大為34字節(jié)。瞬時傳送需由專門指令來完成，但不會影響循環(huán)通訊的時間。
2.2 集散控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
考慮到BOPP薄膜的生產(chǎn)工藝特點及其復(fù)雜性等因素，本文設(shè)計并構(gòu)造的集散控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。在該CC-Link現(xiàn)場總線網(wǎng)上，Q02CPU是主站，QJ61BT11作為接口模塊。從站有兩大類：一類是遠程I/O站，由AJ65BTB2-16R和AJ65SBTB1-16D遠程I/O模塊組成，共8個模塊，每個模塊占用1個邏輯從站資源，主要用于實現(xiàn)對各直流調(diào)速電機的起停、切換、聯(lián)鎖、故障等控制和檢測；另一類由FX2N-32CCL和A80BDE-J61BT13遠程設(shè)備模塊構(gòu)成，共5個模塊，考慮到所要傳輸?shù)男畔⒘枯^大，在這里每個模塊被設(shè)計成占用4個邏輯從站資源，主要用于實現(xiàn)與FX2N-80MR PLC和工控機的連接[3]。因此，整個CC-Link網(wǎng)絡(luò)由一個主站和28個邏輯從站構(gòu)成。

該集散控制系統(tǒng)除了應(yīng)用CC-Link網(wǎng)絡(luò)外，還采用了其它通訊網(wǎng)絡(luò)方式對系統(tǒng)各局部區(qū)域進行控制，如RS-422、RS-485等。