啤酒灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設計與應用
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4.2.系統(tǒng)各部分功能
在整線共設有7個PLC現(xiàn)場控制站，分別是卸箱機現(xiàn)場站、輸箱系統(tǒng)現(xiàn)場站、裝箱機現(xiàn)場站、洗瓶機現(xiàn)場站、輸瓶系統(tǒng)現(xiàn)場站、殺菌機現(xiàn)場站、CIP現(xiàn)場站。作為控制的核心，現(xiàn)場控制站負責完成數(shù)據(jù)的采集和控制指令的發(fā)送，現(xiàn)場控制站由施耐德Momentum模塊化PLC組成，其通信適配器和處理器適配器只需插到I/O基板上就能按功能模件工作，I/O基板安裝在DIN導軌上，用INTERBUS通訊電纜將所有I/O模塊連接起來。現(xiàn)場控制站的主要硬件有：CPU（171CCS76000），MB+選項適配器（172PNN21022）、INTERBUS-S通訊適配器（170INT11000）、分布式I/O模塊（170ADI35000、170ADO35000、170AAI52040、170AAO92100）。
在主控室設有18個遠程I/O節(jié)點，由Momentum的一個MB+通信適配器（170PNT11020）和一個I/O模塊（輸入模塊170ADI35000或輸出模塊170ADO35000）組成，負責完成主控室有關(guān)數(shù)據(jù)的采集和輸出。
中間信息處理部分采用施耐德Quantum硬雙機熱備系統(tǒng)，正常時主機執(zhí)行相應程序，轉(zhuǎn)換現(xiàn)場控制站與主控室遠程I/O節(jié)點之間的數(shù)據(jù)，當主機電源、CPU、NOM、CRP失效時，在50ms之內(nèi)，自動切換到備機工作。其硬件組成如下：
電源模塊（140CPS11100）為機架上的模塊提供總線電流和工作電壓。
CPU（140CPU11302）含有Modbus及MB+兩個通訊端口。
MB+通訊模塊（140NOM21100）為Quantum系統(tǒng)提供擴展通訊能力。
同步模塊（140CHS21000）含有兩個光纖通訊端口（發(fā)送和接收）。
遠程I/O處理模塊（140CRP93100）采用同軸電纜網(wǎng)絡互相連接。
通訊網(wǎng)絡采用開放的MB+網(wǎng)，用MB+站分支電纜（9針D型節(jié)點電纜）、MB+分支器（干纜分支器）、MB+網(wǎng)線電纜將所有MB+通訊模塊連接起來，主網(wǎng)上可連接32個節(jié)點，通過MB+通訊模塊（140NOM21100）還可擴展32個節(jié)點。
每個現(xiàn)場控制站都配有一個觸摸屏作為操作員站，觸摸屏與MomentCPU自帶的MODBUS口相連，用來監(jiān)控各機臺的情況，采用組態(tài)軟件，通過圖表、圖形、動畫等直觀方式，對各機臺的狀態(tài)進行查詢和監(jiān)控。
以后可在主控室擴展上位機，作為MB+的一個節(jié)點，用來監(jiān)控整條生產(chǎn)線的情況，采用組態(tài)軟件，通過圖表、圖形、動畫等直觀方式，對生產(chǎn)線上各臺設備狀態(tài)進行查詢和監(jiān)控。
4.3.控制程序設計
本設計中采用Concept編程軟件，它是一款國際獲獎的軟件，它支持多種語言編程，包括梯形圖、語句表、功能塊、順序圖等。它使用對所有編輯器通用的標準菜單如File、Windows和Help，所有Windows標準，如打印機安裝打印命令，可無任何修改地使用，菜單命令簡化到相關(guān)功能唾手可得的狀態(tài)。Concept的一個最大的優(yōu)點在于它可以很方便地在線監(jiān)控程序的運行，并且在不中斷生產(chǎn)的情況下修改程序，最大限度地保證了生產(chǎn)的正常運行。Concept提供了大量的標準控制功能塊，編程人員可從在線幫助手冊了解功能塊的應用范圍，還可利用這些塊制作出新的功能塊，并且相互間可以調(diào)用。
為使系統(tǒng)形成一個有機的整體，實現(xiàn)通訊功能，需要對硬件進行組態(tài)?！ ∈紫?，通過拔動每個通訊模塊的兩個拔動開關(guān)為每一節(jié)點設置唯一的MB+網(wǎng)絡地址；然后在Concept軟件中為各現(xiàn)場控制站及雙機熱備系統(tǒng)建立一個項目，在主菜單Project的菜單命令PLCtype中為項目選定相應的CPU型號，在主菜單Configuration的菜單命令I/Omap中為項目輸入相應的輸入輸出模塊參數(shù)。
網(wǎng)絡節(jié)點之間數(shù)據(jù)交換的方式和數(shù)據(jù)交換量的設定是由Concept軟件的PLCConfiguration菜單下的PeerCop功能菜單完成的。Modbusplus總線的Peercop數(shù)據(jù)傳送方式允許在局域網(wǎng)上節(jié)點之間全局地或直接地進行寄存器數(shù)據(jù)傳送，在區(qū)域GoTo選擇局部總線節(jié)點（0=CPU，1=槽號X，2=槽號Y），通過輸入其它總線節(jié)點地址以及通過設置傳輸數(shù)據(jù)的源地址和目標地址就可接收和發(fā)送全局信息或直接信息。
現(xiàn)場控制站的控制程序為啤酒灌裝各設備的標準功能，用Concept軟件的幾種編程語言都能編寫。
5.結(jié)論
該系統(tǒng)自2004年7月投入使用，現(xiàn)運行穩(wěn)定可靠，由于采用現(xiàn)場總線技術(shù)，使用系統(tǒng)設計、安裝、維護的工作量都大為減少，節(jié)約了大量電纜，而且由于整條生產(chǎn)線采用了現(xiàn)場總線聯(lián)網(wǎng)，使我公司在應用先進技術(shù)方面邁上了一個新的臺階，該項目達到了國內(nèi)領先水平，產(chǎn)生了較大的社會效益，以后擴展整線上位機后，更能實現(xiàn)企業(yè)測、控、管一體化。
參考文獻
1.ModiconModbusplusNetworkPlanningandInstallationGuide
2.ModiconModbusplusBridge/MultiplexerUser'sGuide
3.ModiconTSXQuantum硬件手冊
4.[ZK（）ModiconModbusplusNetworkI/OServicingGuide
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