西門子6ES7216-2BD23-0XB8性能參數

多種檢測信號通過分布式I/O組件AJ65SBTB1-16D、FX2N-32CCL等，經由 CC-bbbb傳送至PLC。文中簡要介紹了BOPP薄膜生產過程及CC-bbbb結構特點，由于該生產線連續作業，設備分布較分散約80米，控制過程較為復雜，因此整個集散控制系統在功能上由4個相對獨立的子系統組成，即速度鏈傳動控制系統、溫控系統、測厚系統及輔助控制系統。實際應用表明該系統簡潔、可靠，實時性強，為今后進一步的應用提供了有力實證。
關鍵詞 現場總線；CC-bbbb；集散控制；BOPP；PLC；工控機；單片機
中圖分類號 TP273，TP391 文獻標識碼：A

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、外觀裝飾華貴等優點，而且還具有很高的機械強度和附著力以及的化學性和良好的化學穩定性（與名種酸、堿、鹽不發生化學反應），耐水耐熱，是一種高級塑料包裝材料，廣泛應用于香煙、服裝、食品、印刷品等、也可做粘膠帶基及電容器的電介質。
BOPP薄膜生產線工作原理是：根據薄膜生產工藝要求，將擠出機及機頭的各節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，經過冷卻輥冷卻，形成窄而厚的薄膜厚片；薄膜厚片經過儲片架整理后，被送入縱向拉伸區，根據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；橫向拉伸區用于實現薄膜的第二次拉伸，即橫向拉伸，該區域涉及薄膜的橫拉分區加熱控制、同步傳動控制、破膜檢測及其處理等問題，是實現有效成膜的關鍵之一；薄膜經過雙向拉伸（即縱拉和橫拉）后，被送入后處理區域進行后續工藝的處理，再經過上卷輥整理，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；2：冷輥裝置；3：前掃描測厚裝置；4：儲片架；5：縱向拉伸區域；6：橫向拉伸區域；7：橫拉輥裝置；8：后處理區域；9：后掃描測厚裝置；10：上卷輥裝置；11：收卷區域。
為了進一步提高控制系統的可靠性和自動化程度，便于系統功能的擴充，提出在原有生產設備的基礎上采用CC-bbbb現場總線等技術對控制系統進行改造。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，以實現對生產線的集散控制、工藝曲線的實時顯示、關鍵參數的存儲等，便于生產管理和提高產品質量。

2 集散控制系統結構設計
2.1 CC-bbbb開放式現場總線
CC-bbbb是Control & Communication bbbb（控制與通信鏈路系統）的簡稱，是三菱電機于1996年推出的開放式現場總線，其數據容量大，通信速度可多級選擇，最高達10Mbps。它是一個復合的、開放的、適應性強的網絡系統，能夠適應于較高的管理層網絡到較低的傳感器層網絡的不同范圍[1]。CC-bbbb是一個以設備層為主的網絡，整個一層網絡可由一個主站和六十四個從站組成。網絡中的主站由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、閥門等現場儀表設備。采用第三方廠商生產的網關還可以實現從CC-bbbb到ASI總線的連接。

CC-bbbb的底層通信協議遵循RS485，一般情況下，CC-bbbb主要采用廣播輪詢的方式進行通信，CC-bbbb也支持主站與本地站、智能設備站之間的瞬間通信[2]。具體方式為：主站將刷新數據RY/RWw發送到所有從站，與此同時輪詢從站1；從站1對來自主站的輪詢作出響應RX/RWr，并將該響應同時告知其它從站；然后主站輪詢從站2（此時并不發送刷新數據），從站2給出響應，并將該響應告知其它從站；依次類推，不斷循環，圖2所示為廣播輪詢時的數據傳輸幀格式。除了廣播輪詢式的循環通訊方式外，CC-bbbb還提供主站、本地站及智能設備站之間的信息瞬時傳送功能。信息從主站傳遞到從站，信息數據將以150字節為單位分割，并以150字節傳遞。若從從站傳遞到主站，每批信息數據最大為34字節。瞬時傳送需由專門指令來完成，但不會影響循環通訊的時間。

2.2 集散控制系統結構
考慮到BOPP薄膜的生產工藝特點及其復雜性等因素，本文設計并構造的集散控制系統結構如圖3所示。在該CC-bbbb現場總線網上，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，主要用于實現對各直流調速電機的起停、切換、聯鎖、故障等控制和檢測；另一類由FX2N-32CCL和A80BDE-J61BT13遠程設備模塊構成，共5個模塊，考慮到所要傳輸的信息量較大，在這里每個模塊被設計成占用4個邏輯從站資源，主要用于實現與FX2N-80MR PLC和工控機的連接[3]。因此，整個CC-bbbb網絡由一個主站和28個邏輯從站構成。
該集散控制系統除了應用CC-bbbb網絡外，還采用了其它通訊網絡方式對系統各局部區域進行控制，如RS-422、RS-485等。
前部傳動控制用FX2N-80MR PLC（從站9#~12#）通過FX2N-485BD板卡，采用RS-422網絡對擠出機、冷輥電機、慢速輥電機、快速輥電機和橫拉輥電機共5臺直流電機進行控制與檢測；后部傳動控制用FX2N-80MR PLC（從站17#~20#）采用相同的RS-422方式對后處理電機、上卷輥電機、收卷1電機和收卷2電機共4臺直流電機進行控制與檢測，它們共同實現對速度鏈傳動控制子系統的控制。此外，位于前操控臺的FX2N-80MR PLC（從站13#~16#）和位于后操控臺的FX2N-80MR PLC（從站21#~24#）分別通過其RS-422編程口與各自的單片機系統相連，用于實現調速電機的速度設定、速度顯示、調速器內部狀態監測等。
工控機IPC1（從站25#~28#）采用RS-485通訊網絡，通過CD901智能儀表對整個溫控子系統進行實時監測與控制，該溫控子系統包括對擠出機、機頭、縱向拉伸和橫向拉伸共34個獨立的加熱區的溫度控制。另外，位于后操控臺的FX2N-80MR PLC（從站21#~24#）還通過FX2N-485BD板卡，采用RS-485通訊方式與張力控制器LE-40MTB相連，用于實現對薄膜左、右張力的檢測與恒張力收卷控制。
工控機IPC1還有一個重要的任務就是控制并驅動前掃描測厚裝置，檢測并顯示薄膜厚片的厚度，以及顯示傳動子系統、溫控子系統的關鍵工藝參數情況，便于工藝技術人員及時調整相關參數，保證產品質量。工控機IPC2主要用于控制、驅動后掃描測厚裝置，檢測并顯示成品膜的厚度，產品的最終公差分布情況在這里得到充分的體現。IPC1與IPC2被置于同一個電控柜中，由于距離相隔很近，因此采用RS-232C通訊方式將它們連接起來，進行數據共享。這兩臺工控機共同構成了薄膜測厚子系統。