BOPP薄膜生產(chǎn)線(xiàn)的CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)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(xiě)，BOPP薄膜具有拉伸強(qiáng)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(diǎn)，而且還具有很高的機(jī)械強(qiáng)度和附著力以及極好的化學(xué)性和良好的化學(xué)穩(wěn)定性（與名種酸、堿、鹽不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)），耐水耐熱，是一種高級(jí)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(xiàn)工作原理是：根據(jù)薄膜生產(chǎn)工藝要求，將擠出機(jī)及機(jī)頭的各節(jié)筒體分別加熱到不同的工作點(diǎn)，按配方通過(guò)料斗不斷地注入料粒；熔融狀的物料由機(jī)頭擠出后，經(jīng)過(guò)冷卻輥冷卻，形成窄而厚的薄膜厚片；薄膜厚片經(jīng)過(guò)儲(chǔ)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(jìn)行2.5～5.0倍的縱向拉伸處理；橫向拉伸區(qū)用于實(shí)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(dòng)控制、破膜檢測(cè)及其處理等問(wèn)題，是實(shí)現(xiàn)有效成膜的關(guān)鍵之一；薄膜經(jīng)過(guò)雙向拉伸（即縱拉和橫拉）后，被送入后處理區(qū)域進(jìn)行后續(xù)工藝的處理，再經(jīng)過(guò)上卷輥整理，由兩臺(tái)收卷輥輪換進(jìn)行恒張力收卷，最終形成成品膜。

BOPP薄膜生產(chǎn)線(xiàn)全長(zhǎng)約80米，如圖1所示，其中主要包括1：擠出機(jī)及機(jī)頭系統(tǒng)；2：冷輥裝置；3：前掃描測(cè)厚裝置；4：儲(chǔ)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(cè)厚裝置；10：上卷輥裝置；11：收卷區(qū)域。
為了進(jìn)一步提高控制系統(tǒng)的可靠性和自動(dòng)化程度，便于系統(tǒng)功能的擴(kuò)充，提出在原有生產(chǎn)設(shè)備的基礎(chǔ)上采用CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)等技術(shù)對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。建立起由PLC、分布式控制模塊、工控機(jī)、單片機(jī)及智能儀表組成的集散控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)的集散控制、工藝曲線(xiàn)的實(shí)時(shí)顯示、關(guān)鍵參數(shù)的存儲(chǔ)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(jì)
2.1 CC-Link開(kāi)放式現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)
CC-Link是Control Communication Link（控制與通信鏈路系統(tǒng)）的簡(jiǎn)稱(chēng)，是三菱電機(jī)于1996年推出的開(kāi)放式現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，其數(shù)據(jù)容量大，通信速度可多級(jí)選擇，最高達(dá)10Mbps。它是一個(gè)復(fù)合的、開(kāi)放的、適應(yīng)性強(qiáng)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(gè)以設(shè)備層為主的網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)一層網(wǎng)絡(luò)可由一個(gè)主站和六十四個(gè)從站組成。網(wǎng)絡(luò)中的主站由PLC擔(dān)當(dāng)，從站可以是遠(yuǎn)程I/O模塊、特殊功能模塊、帶有CPU和PLC本地站、人機(jī)界面、變頻器及各種測(cè)量?jī)x表、閥門(mén)等現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備。采用第三方廠(chǎng)商生產(chǎn)的網(wǎng)關(guān)還可以實(shí)現(xiàn)從CC-Link到ASI總線(xiàn)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(xún)的方式進(jìn)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(shí)輪詢(xún)從站1；從站1對(duì)來(lái)自主站的輪詢(xún)作出響應(yīng)RX/RWr，并將該響應(yīng)同時(shí)告知其它從站；然后主站輪詢(xún)從站2（此時(shí)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(lèi)推，不斷循環(huán)，圖2所示為廣播輪詢(xún)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸幀格式。除了廣播輪詢(xún)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(shí)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(shí)傳送需由專(zhuān)門(mén)指令來(lái)完成，但不會(huì)影響循環(huán)通訊的時(shí)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(diǎn)及其復(fù)雜性等因素，本文設(shè)計(jì)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(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)上，Q02CPU是主站，QJ61BT11作為接口模塊。從站有兩大類(lèi)：一類(lèi)是遠(yuǎn)程I/O站，由AJ65BTB2-16R和AJ65SBTB1-16D遠(yuǎn)程I/O模塊組成，共8個(gè)模塊，每個(gè)模塊占用1個(gè)邏輯從站資源，主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)各直流調(diào)速電機(jī)的起停、切換、聯(lián)鎖、故障等控制和檢測(cè)；另一類(lèi)由FX2N-32CCL和A80BDE-J61BT13遠(yuǎn)程設(shè)備模塊構(gòu)成，共5個(gè)模塊，考慮到所要傳輸?shù)男畔⒘枯^大，在這里每個(gè)模塊被設(shè)計(jì)成占用4個(gè)邏輯從站資源，主要用于實(shí)現(xiàn)與FX2N-80MR PLC和工控機(jī)的連接[3]。因此，整個(gè)CC-Link網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)主站和28個(gè)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(duì)系統(tǒng)各局部區(qū)域進(jìn)行控制，如RS-422、RS-485等。