一 概述

　　全自動(dòng)配料控制系統在各行業(yè)的應用已屢見(jiàn)不鮮，如：冶金，有色金屬，化工，建材，食品等行業(yè)。它是成品生產(chǎn)的首要環(huán)節，特別是有連續供料要求的行業(yè)，其配比的過(guò)程控制直接影響了成品的質(zhì)量，它是企業(yè)取得最佳經(jīng)濟效益的先決條件。雖然行業(yè)各自不同的工藝特點(diǎn)對配料控制要求也不同，但其高可靠性，先進(jìn)性，開(kāi)方性，免維護性，可擴展性是工廠(chǎng)自動(dòng)化FA所追求的一致目標。

　　二 系統功能

　　基于以上目標，我們?yōu)槟称髽I(yè)設計、制造了一套全自動(dòng)的多品種混合配料稱(chēng)重的三電一體化生產(chǎn)線(xiàn)。其中動(dòng)態(tài)計量秤，通過(guò)CC-Link現場(chǎng)總線(xiàn)，會(huì )同PLC，HMI/IPC無(wú)縫地組成三位一體的計量配料系統，其中工控機經(jīng)HUB及以太網(wǎng)TCP/IP連入工廠(chǎng)ERP/MIS。整個(gè)配料過(guò)程嚴格按照所選擇的配方比和流程進(jìn)行，并有多級報警記錄，完成不同原料混勻給料及物流控制，實(shí)現了管控一體化，優(yōu)化了過(guò)程控制的性能和效率。

　　三 CC-Link概況

　　CC-Link是三菱電機以高性能、低成本、多廠(chǎng)商支持為目標于1996年推出的第二代開(kāi)放式現場(chǎng)總線(xiàn)，是control & communication Link（控制與通信鏈路）的簡(jiǎn)稱(chēng)，2000年11月，CC-Link協(xié)會(huì )成立，專(zhuān)門(mén)負責CC-Link在全球的普及和發(fā)展。
開(kāi)放式現場(chǎng)總線(xiàn)CC-Link具有性能卓越、應用廣泛、使用簡(jiǎn)單、節省成本等突出的優(yōu)勢。CC-Link采用雙絞線(xiàn)為連接介質(zhì)的主從結構，最多支持64個(gè)從站，采用廣播論詢(xún)方式，最高可達到10Mbps速度。PLC或計算機作為CC-Link主站，配以AJ65SBT-RPT中繼器最遠距離可達13.2公里。網(wǎng)絡(luò )總線(xiàn)最大的循環(huán)數據容量為2048個(gè)點(diǎn)，512個(gè)字；最大瞬時(shí)傳送數據量為960字節。CC-Link具有預約站功能、自動(dòng)刷新功能、即插即用功能和主站熱備、子站脫離、站上線(xiàn)回復、監控測試等完備的RAS機能。CC-Link在使用上，硬件開(kāi)關(guān)設置、接線(xiàn)（3芯屏蔽線(xiàn)）和系統組態(tài)（參數設定即可）都非常方便和簡(jiǎn)單。

　　目前CC-Link支持多達360種設備，如：遠程I/O、傳感器、稱(chēng)重控制器、調節器、電磁閥、變頻器、觸摸屏等等。并得到220多家廠(chǎng)商支持，如：松下電工、大和衡器、橫河、西門(mén)子、SMC、DIGITAL、NEC等等。CC-Link也是目前唯一能與歐美現場(chǎng)總線(xiàn)標準抗衡的亞洲產(chǎn)品。

　　四 系統配置

　　本系統下位機采用了三菱電機的MELSEC-A2SH PLC為主控，并配以三菱GOT觸摸屏為下位人機介面(HMI)，計量控制由12臺上海大和衡器公司的CFW定量給料機(Constant Feed Weigher)組成。它們之間通過(guò)CC-Link現場(chǎng)總線(xiàn)聯(lián)接，以實(shí)現數據采集與控制，來(lái)確保系統的可靠性和實(shí)時(shí)性。上位機部分選擇研華IPC610工控機作為監控站，配以MS Windows NT 4.0 for workstation操作系統和悉雅特監控軟件Citect Version 5.30為運行環(huán)境，系統軟件具有豐富的流程操作、監控、通訊、報警、管理、趨勢、記錄和人機對話(huà)等功能，并具有較強的診斷能力。系統的硬件和軟件是控制系統的有機體，以上配置確保了系統完整性、一致性、兼容性和成套性，適應在工業(yè)環(huán)境下能長(cháng)期穩定運行，并具有電、磁、震抗干擾的能力，滿(mǎn)足了安全性的要求。

　　本配料系統結構與網(wǎng)絡(luò )配置如圖1所示

　　[摘要] 本文主要介紹了利用開(kāi)方式現場(chǎng)總線(xiàn)CC-Link來(lái)實(shí)現計量與配料的監控系統，達到可靠性、有效性、可維護性的目的。著(zhù)重討論了它們的特性、功能及其應用。 

　　1，下位機結構及組成

　　在本工程中所采用的12臺CFW主要是來(lái)完成原料流量控制，其中的CFC-200儀表，它集調節與演算為一體的多功能計量控制器，它是日本大和制衡出眾的計量?jì)x表設計技術(shù)的體現，具備足夠的抗干擾性能、多樣化接口、自診斷功能、自整定PI調節功能等特長(cháng)，并配以三菱A540電流矢量型變頻器和SEW高性能電機，組成一個(gè)完整的機電一體化產(chǎn)品，確保了計量和控制的準確性(±3‰精度)，保證了12臺CFW相互間瞬時(shí)流量比例的恒定。 

　　下位機選用CC-Link現場(chǎng)總線(xiàn)控制方式，用三菱MELSEC-A PLC共二臺組成CC-Link雙機冗余結構，它具有先進(jìn)、高速、可靠、大容量的特點(diǎn)，其中PLC1為主控，PLC2為后備冗余，當通信發(fā)生故障時(shí)，便可實(shí)行主備PLC間的無(wú)擾切換。由于12臺CFW分布較分散，故選擇CC-Link總線(xiàn)將大和衡器稱(chēng)重控制器與PLC直接相連。下位人機介面(HMI)為三菱電機液晶觸摸屏GOT，以確保工藝數據正確和及時(shí)的在上位PC監控站和觸摸屏上得到雙重響應和顯示，即使上位發(fā)生故障或失效，也不影響整個(gè)流程控制。觸摸屏的監控畫(huà)面雖沒(méi)上位HMI豐富，但也基本覆蓋整個(gè)系統的監控和操作。 

　　上海大和的定量給料機(CFW)是作為遠程設備從站形式連接CC-Link現場(chǎng)總線(xiàn)的。 

　　PLC控制軟件采用符號化的梯形圖編寫(xiě)，并充分考慮系統資源，減少循環(huán)掃描時(shí)間，提高實(shí)時(shí)控制性。PLC1為CC-Link主站，由主站模塊控制從站的運行和數據刷新，因A2SH PLC支持CC-Link指令，使網(wǎng)絡(luò )組態(tài)和數據處理時(shí)，更顯容易，在運行程序中，主從站之間的數據交換是自動(dòng)鏈接更新的，主CPU只需通過(guò)RDGET和RDPUT語(yǔ)句即可與從站交換設備信息，CC-Link指令可代替FROM/TO指令以處理數據的存取，而不需關(guān)心緩沖內存的地址。 

　　上下位機的通信選用Modbus通訊協(xié)議（RS485方式），網(wǎng)絡(luò )結構是主從結構，通信介質(zhì)為雙絞線(xiàn)，它是Modicon公司早期所引用開(kāi)發(fā)，在工業(yè)控制領(lǐng)域應用非常廣泛，是事實(shí)上的工業(yè)網(wǎng)絡(luò )標準。它支持21種功能代碼，并可與工廠(chǎng)中其它眾多廠(chǎng)商的不同產(chǎn)品通訊。本系統中采用的Modbus協(xié)議是以RTU格式封裝，可以較高的波特率傳送信息。 

　　2，監控系統詳述

　　監控系統是以Citect V5.30 32位工控軟件為開(kāi)發(fā)和運行平臺，Citect是基與Windows NT平臺用于分布式控制系統的SCADA軟件，它向用戶(hù)提供了極大的應用靈活性和系統開(kāi)方性，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的應用，是當今優(yōu)秀的自動(dòng)化軟件之一。

　　Citect內置一個(gè)Cicode的實(shí)時(shí)多任務(wù)SCADA程序語(yǔ)言，利用它所提供的豐富函數庫，可靈活地開(kāi)發(fā)出復雜的應用程序，這是它優(yōu)于其它SCADA軟件的特點(diǎn)之一。監控系統采用樹(shù)型結構，具有多種畫(huà)面調用手段，以方便操作使用。系統畫(huà)面分菜單主頁(yè)，配料總貌監控、設備監控、配方管理、趨勢組記錄、報警組記錄、報表、操作日志、調試維護、幫助等畫(huà)面。為保證系統的安全可靠運行，監控系統提供操作員、管理員和工程師三種權限，以保證系統的安全機制。在本配料監控系統的開(kāi)發(fā)中，結合了實(shí)際工藝狀況和充分利用Citect的特長(cháng)，主要完成了配方設置、流程選擇和切換、流程聯(lián)鎖、流程起動(dòng)、順序停止、故障停止、流程報警、流量和定量控制、累計統計等功能。 

　　Citect采取了C/S結構方式，以輸入/輸出服務(wù)器（I/O server）形式經(jīng)以太網(wǎng)鏈路（TCP/IP協(xié)議）連入工廠(chǎng)ERP/MIS，Citect提供了DDE/NetDDE，OPC，ODBC/SQL，COM/DCOM,CTAPI等通用方法實(shí)現基于Windows應用程序和I/O之間的數據交換。本配料系統中的歷史數據以ODBC/SQL方式訪(fǎng)問(wèn)數據庫服務(wù)器Microsoft SQL Server 7.0。而實(shí)時(shí)數據的交換,考慮到DDE、OPC方式的不穩定性及局限性，因此選用Citect所提供的CTAPI接口，它適合多種數據交換，使用更為靈活，它避免了各應用程序的代碼冗余，提高了內存的利用率，它以DLL函數提供外部的應用程序（VB，VC++等）接口，使用戶(hù)應用程序可直接對Citect的Tag變量進(jìn)行操作，并支持通過(guò)TCP/IP的遠程操作。VB調用DLL函數，按先聲明后調用的原則，DLL函數使用類(lèi)似于VB自己的函數應用，非常簡(jiǎn)單?？墒褂脩?hù)通過(guò)內部企業(yè)網(wǎng)上任何一臺工作站來(lái)監控實(shí)時(shí)數據和查詢(xún)歷史數據。 

　　五 結論

　　綜上所述，基于開(kāi)方式現場(chǎng)總線(xiàn)CC-link的定量給料機CFW配以PLC+PC及工控軟件所組成的控制系統，具有先進(jìn)性、開(kāi)方性、實(shí)施周期短、成本（包括投資、維護、升級等成本）低等特點(diǎn)，它可將來(lái)自不同公司的不同類(lèi)型產(chǎn)品無(wú)縫地組合成一體，并以一體化的網(wǎng)絡(luò )平臺技術(shù)為基礎，實(shí)現了安全、透明、經(jīng)濟的需要。其中的現場(chǎng)總線(xiàn)和工控軟件是今后幾年自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)展的主流和熱點(diǎn)，相信在各行業(yè)的使用將越來(lái)越多。 

　　參考文獻：

　　1． 陽(yáng)憲惠，現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)及其應用，北京清華大學(xué)出版社，1999.

　　2． http:www.cc-link.org