摘 要：本文敘述了CC-Link現(xiàn)場(chǎng)
總線(xiàn)在民爆中包生產(chǎn)線(xiàn)上應(yīng)用，描述了生產(chǎn)線(xiàn)的構(gòu)成，軟硬件的配置與功能。并通過(guò)和改造前采用集中控制方式的比較，討論了CC-Link總線(xiàn)應(yīng)用在本系統(tǒng)上的優(yōu)勢(shì)。
一、引言
民用炸藥生產(chǎn)是一個(gè)具有危險(xiǎn)性的特殊行業(yè)。為了提高炸藥生產(chǎn)效率，減少生產(chǎn)過(guò)程中造成的工人人身傷害，這個(gè)行業(yè)對(duì)自動(dòng)化包裝線(xiàn)的需求比較迫切。
武漢人天包裝技術(shù)公司開(kāi)發(fā)的DWG型民爆中包生產(chǎn)線(xiàn)正是滿(mǎn)足這種需求的一款產(chǎn)品。生產(chǎn)線(xiàn)針對(duì)炸藥的包裝工藝特點(diǎn)，對(duì)炸藥進(jìn)行自動(dòng)排列、中包包裝、裝箱。
其自動(dòng)控制系統(tǒng)采用CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)、分散控制、變頻定位控制等技術(shù)，保證了生產(chǎn)線(xiàn)穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行?，F(xiàn)場(chǎng)各PLC利用CC-Link總線(xiàn)進(jìn)行通訊，使得整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)配置變的靈活，安裝維護(hù)容易。友好的人機(jī)界面降低了操作難度與事故率，提高了經(jīng)濟(jì)效益。整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)運(yùn)行后，減少了大量操作人員，體現(xiàn)了較好的使用效果與較高的安全性。
此線(xiàn)在全國(guó)各地炸藥生產(chǎn)企業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，并被國(guó)家民爆總局評(píng)為國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步2等獎(jiǎng)。
二、控制對(duì)象簡(jiǎn)介
整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)效果圖如圖所示
民爆中包生產(chǎn)線(xiàn)分為若干相對(duì)獨(dú)立的功能塊：
中包功能塊 此功能塊用于將前段輸送而來(lái)的藥條進(jìn)行排列整理，并用塑料膜包裝成真空袋。一條中包生產(chǎn)線(xiàn)可能包含2至3個(gè)中包功能塊
裝箱功能塊 此功能塊接受包裝完成的中包袋，并將其裝入紙箱，并控制輔助設(shè)備自動(dòng)封箱捆扎
輸送功能塊 此功能塊根據(jù)不同廠房配置，完成物料的轉(zhuǎn)移輸送。
三、控制系統(tǒng)硬件配置
1、系統(tǒng)配置
全系統(tǒng)含數(shù)字IO約350點(diǎn)，變頻器6-11臺(tái)，另有獨(dú)立溫度控制回路12-18路。
主控制單元采用FX2NPLC,約100點(diǎn)數(shù)字IO，負(fù)責(zé)控制電機(jī)，并提供人機(jī)界面和上位機(jī)接口。
中包控制單元采用FX1NPLC,約80點(diǎn)數(shù)字IO,負(fù)責(zé)單臺(tái)中包的控制。根據(jù)不同的生產(chǎn)線(xiàn)配備的中包控制單元數(shù)目也有所不同。
裝箱控制單元采用FX2NPLC，約80點(diǎn)數(shù)字IO，負(fù)責(zé)裝箱機(jī)的控制。
非標(biāo)的現(xiàn)場(chǎng)輸送設(shè)備可以采用遠(yuǎn)程IO進(jìn)行控制。
各單元采用CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)進(jìn)行連接，每個(gè)單元使用一個(gè)站。
由于廠房的布置一般在200米以?xún)?nèi)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)采用2.5Mbps的運(yùn)行速度
2、CC-Link網(wǎng)絡(luò)配置
主站設(shè)置為：STATION NO（站號(hào)）:0
MODE（模式）:0
B RATE（通訊速度）:2（2.5M）
中包1設(shè)置為： STATION NO:01 ＊ 站號(hào)為1
OCCUPY STATION:1 ＊占用站數(shù)為1站
B RATE:2 ＊傳送速度為2.5M
中包2設(shè)置為： STATION NO:02 ＊ 站號(hào)為2
OCCUPY STATION:1 ＊占用站數(shù)為1站
B RATE:2 ＊傳送速度為2.5M
中包3設(shè)置為： STATION NO:03 ＊ 站號(hào)為3
OCCUPY STATION:1 ＊占用站數(shù)為1站
B RATE:2 ＊傳送速度為2.5M
裝箱模塊設(shè)置為：STATION NO:04 ＊ 站號(hào)為4
OCCUPY STATION:1 ＊占用站數(shù)為1站
B RATE:2 ＊傳送速度為2.5M
四、軟件配置
全系統(tǒng)采用分散控制、集中管理的思路。
1、主站軟件功能
一臺(tái)FX2NPLC作為網(wǎng)絡(luò)主控站，控制整個(gè)CC-Link網(wǎng)絡(luò)。為了保證整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)的安全性，避免
接觸器、變頻器及電機(jī)啟動(dòng)器接觸到包裝材料，主站放置在遠(yuǎn)離爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的控制室內(nèi)，因此主站還需要協(xié)調(diào)生產(chǎn)線(xiàn)數(shù)十臺(tái)電機(jī)運(yùn)行。同時(shí)主控制站搜集各從站的工作數(shù)據(jù)，提供生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)，故障報(bào)警及系統(tǒng)調(diào)試診斷等功能。還可以通過(guò)串行口與上位機(jī)連接，提供生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各種數(shù)據(jù)。
2、從站軟件功能
由于包裝材料——炸藥具有易爆屬性，需要生產(chǎn)線(xiàn)即使在通訊失效的情況下機(jī)器也能安全停止，因此每個(gè)獨(dú)立的功能單元在現(xiàn)場(chǎng)采用單獨(dú)PLC進(jìn)行信號(hào)采集與邏輯運(yùn)算。同時(shí)此PLC通過(guò)軟件檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)，一旦異常，自動(dòng)啟動(dòng)急停程序，即使恢復(fù)鏈接也需要操作員進(jìn)行確認(rèn)后方能重新投入運(yùn)行。
PLC之間通過(guò)CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線(xiàn)協(xié)調(diào)運(yùn)行。如果一個(gè)單元異常，能自動(dòng)退出連鎖運(yùn)行，并單獨(dú)調(diào)試檢修，不影響生產(chǎn)線(xiàn)其它單元。
3、生產(chǎn)線(xiàn)組態(tài)
生產(chǎn)線(xiàn)組態(tài)由一臺(tái)F940GOT完成，通過(guò)
觸摸屏可以向生產(chǎn)線(xiàn)任何設(shè)備發(fā)送測(cè)試指令，并能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)全線(xiàn)的工作狀態(tài)。
4、其它軟件功能及軟件特點(diǎn)
對(duì)于不需要實(shí)時(shí)響應(yīng)的數(shù)據(jù)采用分組傳輸?shù)牟呗?，每個(gè)從站僅需一個(gè)站就可以滿(mǎn)足功能。
配置軟件換點(diǎn)功能：若PLC輸出點(diǎn)發(fā)生損壞，無(wú)需配備編程工具就可替換損壞的點(diǎn)。配備現(xiàn)場(chǎng)PLC監(jiān)視功能：由于防爆，防腐需要現(xiàn)場(chǎng)控制柜處于全密封狀態(tài)，通過(guò)此功能可監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)任意PLC的IO狀態(tài)。
軟件編制實(shí)現(xiàn)模塊化。對(duì)于不同的工程——由于要控制輸送線(xiàn)——只有主站程序略有變化，其他現(xiàn)場(chǎng)控制單元程序無(wú)需改變。
五、應(yīng)用狀況
目前正在在調(diào)試及已經(jīng)驗(yàn)收交付使用的生產(chǎn)線(xiàn)有幾十條，遍及全國(guó)各地。CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)在各地的反應(yīng)均很良好，安調(diào)人員也反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)工作量大幅度下降，全系統(tǒng)連接時(shí)間從原來(lái)2天降低到不足半天。各現(xiàn)場(chǎng)無(wú)論外部環(huán)境如何，均沒(méi)有出現(xiàn)通訊異常終止或通訊不良造成的故障。同時(shí)在各地由權(quán)威部門(mén)組成的小組對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行安全評(píng)價(jià)時(shí),CC-Link均獲得順利通過(guò)，也反應(yīng)了此種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)在民用爆破行業(yè)的安全性上得到了認(rèn)可。目前此線(xiàn)被選為民爆中包標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)，并獲得國(guó)家科學(xué)進(jìn)步2等獎(jiǎng)。
六、CC-Link總線(xiàn)的應(yīng)用體會(huì)
本生產(chǎn)線(xiàn)最開(kāi)始采用的是集中控制。試產(chǎn)幾套后，我們發(fā)現(xiàn)需要面對(duì)很多問(wèn)題：
首先IO點(diǎn)數(shù)已經(jīng)到達(dá)FX的極限，其次現(xiàn)場(chǎng)反應(yīng)安裝工程量太大，調(diào)試維修困難，最后隨著機(jī)械的改進(jìn)，編寫(xiě)程序工作已經(jīng)成為一種極其艱苦而繁瑣的工作。
隨著CC-Link總線(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用這些問(wèn)題全部迎刃而解了。
分散控制使得整個(gè)控制點(diǎn)數(shù)顯然增加了。并且對(duì)單臺(tái)PLC距離256點(diǎn)的限制還有很遠(yuǎn)的距離，CC-Link系統(tǒng)還可以添加新站，系統(tǒng)的擴(kuò)展能力大大加強(qiáng)。
CC-Link電纜連接極其簡(jiǎn)易，只需要連接3根導(dǎo)線(xiàn)就能實(shí)現(xiàn)所有的信號(hào)傳輸。原來(lái)的多根電纜（電線(xiàn)）不見(jiàn)了。維修工不需要面對(duì)幾十根顏色各異的電纜查找接線(xiàn)等故障。由于現(xiàn)場(chǎng)電纜的數(shù)量減少，使得整個(gè)系統(tǒng)成本也得到了很好的控制。
原來(lái)編寫(xiě)一條生產(chǎn)線(xiàn)的程序需要一個(gè)人面對(duì)數(shù)千條語(yǔ)句查找細(xì)微的不同進(jìn)行修改。這些修改也許是配合輸送線(xiàn)的，也許是配合各個(gè)模塊本身的。現(xiàn)在我們只需要配合不同的輸送線(xiàn)調(diào)整主
控制柜的程序就可以完成系統(tǒng)編程。各模塊改變可以另行安排進(jìn)行。
另外，我們最開(kāi)始的一些擔(dān)心也隨著應(yīng)用的深入漸漸消失了。
CC-Link是高速的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，在實(shí)際應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)的傳輸延遲僅為2-3ms。主控制站雖距離現(xiàn)場(chǎng)較遠(yuǎn)，但在有些需要一定定位能力的場(chǎng)合依然可以保持滿(mǎn)意的定位精度。
CC-Link具備完善的RAS功能，一個(gè)站點(diǎn)失效不會(huì)引起全系統(tǒng)的崩潰。利用這一點(diǎn)，我們能簡(jiǎn)單的完成各模塊的相對(duì)獨(dú)立控制。
現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境雖然惡劣，存在強(qiáng)腐蝕性、爆炸及高電磁干擾環(huán)境。但CC-Link依然穩(wěn)定可靠的工作，可靠性得到了充
