一、引言

如圖1所示為ASFA306型并條機(jī)的工藝過程，并條機(jī)機(jī)后是導(dǎo)條架，下面每側(cè)各放6個(gè)或8個(gè)喂入棉條筒1，每側(cè)棉條為一組。棉條經(jīng)由導(dǎo)條羅拉2和給棉羅拉3，進(jìn)入牽伸裝置4，經(jīng)過牽伸的須條沿前羅拉表面進(jìn)入弧形導(dǎo)管6，聚攏成條后由緊壓羅拉7壓緊成光滑緊密的棉條，再由圈條盤8有規(guī)律的圈放在輸出棉條筒9內(nèi)。
    
    目前，紡織廠的并條車間都是以人工看管機(jī)臺(tái)為主，生產(chǎn)線的自動(dòng)化程度很低，而且紡紗車間具有溫度高、飛絲多、噪聲大等特點(diǎn)，這種惡劣的環(huán)境對(duì)人的健康很不利，工作也易疲勞。為了提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，我院與海安紡機(jī)廠合作研制出ASFA-306新型高速并條機(jī)，并提出了基于CC-Link總線實(shí)現(xiàn)并條生產(chǎn)車間設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)造并條生產(chǎn)系統(tǒng)以提高生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。



    二、CC-Link網(wǎng)絡(luò)簡介

    CC-Link (Control & Communication Link )是一類基于PLC系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線，是PLC遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)向現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展和延伸。CC-Link網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)性、分散控制、與智能機(jī)器通信、RAS功能等方面具有最新和最高功能，同時(shí)，它可以與各種現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器制造廠家的產(chǎn)品相連，為用戶提供各廠商設(shè)備的使用環(huán)境。該網(wǎng)絡(luò)滿足了用戶對(duì)開放結(jié)構(gòu)與可靠性的嚴(yán)格要求，它具有如下特點(diǎn)：

    ◆ CC-Link網(wǎng)絡(luò)可以形成高速度及遠(yuǎn)距離的應(yīng)用組態(tài)，使其能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的多樣性，在速率為156bps 時(shí)，通信距離可達(dá)1200米加中繼器后，通信距離更遠(yuǎn)；

    ◆ 采用普通屏蔽雙絞線，大大降低接線成本，抗干擾能力強(qiáng)；

    ◆ 具備自動(dòng)在線恢復(fù)功能，待機(jī)主控功能，切斷從站功能，確認(rèn)連接狀態(tài)功能及測(cè)試和診斷功能，因此，可以構(gòu)成具有高可靠性的網(wǎng)絡(luò)。

    ◆在CC-Link系統(tǒng)中可以連接下述三種遠(yuǎn)程元件：
  遠(yuǎn)程I/O — 僅僅處理開關(guān)量的現(xiàn)場(chǎng)元件，例如數(shù)字式I/O或氣動(dòng)閥。
  遠(yuǎn)程裝置— 能處理開關(guān)量和數(shù)字量的現(xiàn)場(chǎng)元件，例如模擬量I/O、MELSEC-FX系列PLC。
  
    智能化遠(yuǎn)程 — 具有CPU 并且能與主站和其它站通訊的現(xiàn)場(chǎng)元件，例如個(gè)人電腦。
  
    基于CC-Link的上述特點(diǎn)，我們選定CC-Link作為并條生產(chǎn)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線。  

    三、系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    1.系統(tǒng)配置
    并條工序通常分為頭道并條和二道并條，其中1#、3#、5#并條機(jī)完成頭道并條，2#、4#、6#并條機(jī)完成二道并條，八節(jié)并條機(jī)的生產(chǎn)車間的布局如圖2所示。

    對(duì)應(yīng)每臺(tái)并條機(jī)有閥島控制的操作機(jī)進(jìn)行換空筒和推滿筒操作。1#、2#傳送帶用以傳送備用空筒，由變頻器控制其啟停等操作。3#傳送帶用以傳送加工完到下一道工序的滿筒，因其一直在動(dòng)作，故直接由主站擴(kuò)展的輸出模塊通過接觸器來控制。
     
    并條生產(chǎn)系統(tǒng)的組成為：1個(gè)主通信控制站，8節(jié)FX2N 系列PLC控制的并條機(jī)作為遠(yuǎn)程裝置站，4個(gè)用于傳感器信號(hào)輸入的遠(yuǎn)程I/O模塊，1個(gè)用于故障指示的遠(yuǎn)程I/O模塊，8個(gè)控制操作機(jī)完成換筒操作的閥島，1個(gè)人機(jī)界面，1臺(tái)變頻器以及1臺(tái)個(gè)人電腦，所有這些模塊都掛在CC-Link總線上。系統(tǒng)連線框圖如圖3所示。
                      

配置如下：
主通信控制站：A1SJHCPU+A1SJ61BT11，設(shè)為0#站；
遠(yuǎn)程裝置站：FX2N PLC+ FX2N-32CCL，占用2個(gè)站；
遠(yuǎn)程I/O模塊：AJ65SBTB1-32D，占用1個(gè)站；AJ65SBTB1-32T，占用1個(gè)站；
FESTO公司CPA閥島，占用1個(gè)站；
人機(jī)界面：A985GOT+A8GT-J61BT15，占用1個(gè)站；
個(gè)人電腦：個(gè)人電腦+A80BDE-J61BT，占用4個(gè)站；
變頻器：FR-A500+FR-A5NC，占用1個(gè)站。
     
    2.系統(tǒng)功能
     
    1#遠(yuǎn)程I/O模塊AJ65SBTB1-32D作為10#，20#操作機(jī)（推空筒用）上光電傳感器以及1#，2#操作機(jī)（由閥島控制）的每個(gè)氣缸上位置傳感器信號(hào)的輸入（8臺(tái)并條機(jī)共需4個(gè)遠(yuǎn)程輸入模塊和8個(gè)閥島）。當(dāng)2#并條機(jī)（由FX2N PLC控制）的喂入棉條筒出現(xiàn)空筒時(shí)，由人工將1#并條機(jī)的輸出棉條筒搬運(yùn)來替換空筒，并將空筒搬到2#傳送帶（由變頻器控制）上任意位置處。20#操作機(jī)上光電傳感器檢測(cè)到前方?jīng)]有空筒時(shí)，則以一定頻率啟動(dòng)變頻器，帶動(dòng)2#傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)，使空筒到位；否則，傳送帶停止。遠(yuǎn)程I/O模塊AJ65SBTB1-32T接有11盞指示燈，作為1-8#操作機(jī)和1-3#傳送帶的現(xiàn)場(chǎng)故障顯示。人機(jī)界面放置于車間現(xiàn)場(chǎng)，可以隨時(shí)監(jiān)視整個(gè)車間的運(yùn)行情況，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，分別有相應(yīng)的指示燈加以顯示，并且可以控制整個(gè)系統(tǒng)的啟停。同時(shí)，可在人機(jī)界面上設(shè)定變頻器的啟動(dòng)頻率和加速時(shí)間，并可以對(duì)其運(yùn)行頻率和輸出電壓進(jìn)行監(jiān)視。個(gè)人電腦放置于車間控制室內(nèi)，通過CC-Link接口板A80BDE-J61BT13連入系統(tǒng)，作為系統(tǒng)中的一個(gè)智能站，對(duì)車間的生產(chǎn)產(chǎn)量及并條機(jī)上各種故障進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果以報(bào)表（包括日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表和故障報(bào)表）形式輸出。
     
    四、系統(tǒng)的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)         
    系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)大致包括以下四個(gè)方面：
         
    1.用三菱公司提供的SW5D5-GPPW-E 軟件包進(jìn)行主站與各分站之間通信程序設(shè)計(jì)。
     
    1） 網(wǎng)絡(luò)初始化部分
     
    對(duì)整個(gè)CC-Link 現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，確定各單元的器件類型、網(wǎng)絡(luò)單元數(shù)，各單元所占的站數(shù)、以及各站特性，步驟為：參數(shù)設(shè)置— 刷新— 用緩沖區(qū)內(nèi)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈接— 寫參數(shù)到E2PROM— 刷新— 用E2PROM內(nèi)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈接。
     
    2） 順控程序部分
         
    當(dāng)各模塊數(shù)據(jù)鏈接正常時(shí)，即調(diào)用相應(yīng)模塊的處理子程序。本系統(tǒng)中共連入25個(gè)模塊，分別調(diào)用這25個(gè)子程序即可。
         
    2. 用三菱公司提供的SWOPC-FXGP/WIN-C 軟件包在FX PLC上進(jìn)行控制程序和通信程序設(shè)計(jì)。
    3.用三菱公司提供的SW4D5-GOTR-PACKE 軟件包進(jìn)行GOT 畫面設(shè)計(jì)，對(duì)車間     
    運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。共設(shè)計(jì)5幅畫面，分別為主畫面、1#傳送帶運(yùn)行畫面、2#傳送帶運(yùn)行畫面、故障顯示畫面、故障履歷畫面。
         
    4.在個(gè)人電腦上用Visual Basic 6.0開發(fā)應(yīng)用程序“并條車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)”，利用添加的模塊mmscl32(mdfunc.bas)— 即CC-Link接口板中所帶有的CC-Link通信字庫函數(shù)，可以在用戶程序中對(duì)元件進(jìn)行讀/寫，隨時(shí)了解車間的生產(chǎn)運(yùn)行情況，打印各種生產(chǎn)報(bào)表。
     
    五、系統(tǒng)特點(diǎn)
     
    該系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
         
    1.采用日本三菱公司的原裝A系列可編程控制器（PLC）組成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)模塊化靈活組態(tài)。產(chǎn)品按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，具有高抗干擾性及高可靠性。
         
    2.閥島采用的是FESTO公司的原裝產(chǎn)品，其型號(hào)為CPA14。這類閥島采用的模塊式結(jié)構(gòu)可根據(jù)用戶的需要擴(kuò)充線圈，最大可擴(kuò)展到22個(gè)。并且電磁閥信號(hào)和輸入輸出信號(hào)在閥島內(nèi)的接線，已由FESTO制作完成，只需加上一個(gè)CC-Link通信模塊即可掛入總線。
3.系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)及CC-Link通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化通訊，功能齊全，人機(jī)界面友好，圖示化操作，全中文界面，軟件可根據(jù)用戶要求編制和修改。
         
    4.將個(gè)人電腦作為一個(gè)智能站掛入總線，使得通信速度和距離都得到提高。并且可以實(shí)時(shí)監(jiān)控車間運(yùn)行情況，得到產(chǎn)量信息，打印生產(chǎn)報(bào)表。
         
    5.實(shí)現(xiàn)兩級(jí)報(bào)警：當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，車間現(xiàn)場(chǎng)的工人根據(jù)發(fā)出的聲光報(bào)警得知故障源，并且在每臺(tái)并條機(jī)上也有小型人機(jī)界面顯示本臺(tái)機(jī)上的具體故障；另外，總線上的人機(jī)界面A985GT也能給出整個(gè)車間內(nèi)相應(yīng)的故障源和提示信息。 
         
    6.生產(chǎn)過程半自動(dòng)控制。由于并條機(jī)上的某些故障還必須由人工來排除，如機(jī)后斷條，集束器堵棉等，所以目前車間還不能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。但由于采用了總線結(jié)構(gòu)，整個(gè)車間只須1-2個(gè)工人即可，減少了人員配置。
         
    7.由于采用氣動(dòng)換筒裝置，換筒故障率降低，加上總線結(jié)構(gòu)，使得系統(tǒng)協(xié)調(diào)性良好。