一个集散控制流程简例
图4所示是该集散控制对其中的后处理电机进行控制的,图中2、3、6、7、9表示CC-bbbb网络,1和8表示从站(21#~24#)通过其RS-422编程口与单片机进行数据交换,4和5表示从站(17#~20#)通过其485BD板卡与直流调速器进行RS-422数据通
讯。来自码盘的数值经1、2、3、4传输后,进入DC调速器6,作为后处理电机的速度设定值,该调速器与光码共同组成一个的转速闭环控制。另外,后处理电机的实际转速值经5、6、7、8传输后,转换为当前的薄膜生产线的线速度,由LED显示出来,供操作人员使用,同时该线速度还经由9被传输至IPC1,供工艺技术人员集中使用。
3 集散控制子设计
由于BOPP薄膜生产线的生产工艺复杂、生产设备及种类繁多、安装较为分散,因此该集散控制涉及多CPU类型(PLC、IPC、单片机)、多种通讯网络结构(CC-bbbb、RS-422、RS-485、RS-232C),它们共同组成一个有机的整体。本文设计的集散控制在控制功能上可以分为四类控制子:速度链传动控制、温控、测厚和辅助控制。
3.1 速度链传动控制
3.1.1 速度链传动
生产线的主传动由挤出机电机、冷辊电机、慢速辊电机、快速辊电机、横拉辊电机、后处理电机、上卷电机、收卷1电机和收卷2电机组成,它们分别由DC调速器1~调速器9来驱动,电机转速设定值由操控台上的码盘值间接给出。根据生产工艺的要求,除挤出机电机单独控制外,其余7台电机(注:收卷1和收卷2不同时使用)必须保持严格的同步速度,即要求按照特定的速度链进行增/减速,且本级电机的速度变化只能影响本级和后续各级,不允许改变前面各级电机的速度。
设码盘值M0~M6分别表示调速器2~调速器8的转速设定系数,N0~N6分别表示调速器2~调速器8的转速设定值的百分比。则速度链由下式表示:
其中Ki表示对应码盘值的基值常数。由式(1)易知,N0仅受自身码盘M0的控制,与其它码盘值无关。另外,当任盘值Mi改变时,它只影响自身和其后的设定值Ni~N6,而不影响其前面的设定值N0~Ni-1。
3.1.2 传动控制
主传动控制分为前部传动控制和后部传动控制两部分,它们构成自己的二级RS-422网络。前部传动控制由从站9#~12# PLC与调速器1~5组成,后部传动控制由从站17#~20# PLC与调速器6~9组成,其中,从站9#~12# PLC和从站17#~20# PLC既作为CC-bbbb网络的从站,又作为二级RS-422网络的主站。图5所示表示该二级网络的主站与单台调速器进行参数的读写通讯,与多台调速器进行读写控制时,是采用逐台通讯、轮换进行的,通讯波特为19200波特,实践表明的实时性要求。
图6所示表示快速辊在速度链传动控制中的转速控制。根据单机/联动选择开关可以实现快速辊的单个控制和速度链控制,图中的“码盘值"表示快速辊的速度可以由操控台上的码盘进行在线修改;“固定值1"表示穿片速度,此时快速辊与慢速辊的线速度相同;“固定值2"表示在薄膜生产中,若出现破膜,则快速辊及其后续主传动辊立即降至某一固定值,便于操作人员进行处理。
3.2 温控
温控主要由工控机、34套CD901温控仪、RS-232C/RS-485转换器、功率模块等组成。工控机对温控的温度设定及实时温度监测是采用RS-485通讯实现的,图7所示为温控的通讯控制。采用ASCII码传输,可以对设备地址、波特率、数据位和校验位等进行设定。本采用9600bps、1位起始位、8位数据位、无奇偶校验、1位停止位,ID地址范围为1~34。首先工控机发送EOT(04H)进行数据初始化,然后发送数据,表1表示工控机查询参数的数据格式。温控仪接收到数据后,便发出相应的响应数据,表2表示温控仪响应工控机查询的数据格式。表3表示工控机参数写入的数据格式,当温控仪接收到正确的参数写入命令后,则发出ACK(06H)响应;当接收到不正确的指令数据时,则发出NAK(15H)。其中Device address为温控仪的ID地址,STX(02H)表示开始控制字符,Identifier为操作符,DATA表示操作数据,ETX(03H)为数据结束字符,BCC为校验码(异或和)。
温度的设定与监测都要首先由工控机向温控仪发送数据,每批数据的发送均要占用一定的时间(约3ms)。由于CD901的通讯为应答式,因此不能只是不断地向温控仪发送数据,而应采取分时进行处理。为确保通讯的正常进行,用10ms的时间发送一帧数据,若通讯失败就重复发送,重复超过3次则认为通讯故障并。若发送成功,此时还不能立即发送第二帧数据,要等温控仪返回正确的通讯数据才可以继续发送新数据。工控机发送的数据指令含有ID地址,当数据发送成功后,只有符合ID地址的温控仪才会返回正确的应答数据,这样就可以根据工控机发送的ID号来鉴别是哪个温控仪返回的数据了。由于该RS-485通讯的波特率设置为9600bps,而温控惯性大,温度变化较慢,实际应用证明工程要求。
此外,考虑到温度设定的随机性特点,在本中建立了一个监控线程来专门监测设定温度值的变化情况,一旦设定值发生变化就将温度监测线程挂起,发送新的温度设定值,设定成功后继续恢复对实时温度值的监测。这样利用MFC自带的多线程功能,充分利用了bbbbbbs的多任务处理功能。多串口数据的接收也采用线程的,建立一个线程来串口是否有新的数据,一旦有新数据则将其保存,并继续监测串口。