施耐德电气PLC及其通讯技术在聚酯薄膜生产线中的应用

     1 系统的总体原理      整个自动控制系统分别由六台计算机；四台施耐德公司PLC 和各个PLC 分布式I/O 构成。网络通讯分为操作层的以 太网通讯和Modbus plus network通讯，控制层的RIO network；Interbus network通讯。

     2 系统硬件的构成及功能

     2.1 上位机部分      上位机分别由六台电脑构成，其中一台服务器PC，一台工程师PC和四台工作站PC构成。工程师PC 与主工作站PC安装有双端口的Modbus Plus PCI 通讯适配卡，与各个PLC之间构成一个冗余的Modbus Plus网络，完成对生产线上数据的采集和各个部分的操作控制。系统采用冗余的网络设计，以提高系统的安全性和稳定性。

    各个计算机的功能如下：     一般的情况下，主工作站负责与PLC 进行数据的交换，另外的三个工作站通过工业以太网(TCP / IP)的形式向主工作站调用画面和数据。当主工作站出现故障时，可以立即切换到工程师PC，由工程师PC对生产线进行控制操作，以保证生产线可以顺利运行。     工程师PC的主要功能是负责设计和更改程序，包括上位机画面的组态和 PLC 程序，同时它也可以充当主工作站来使用。总之，工程师PC为功能最齐全的，最为重要的核心计算机。      服务器PC的功能是备份所有的控制程序；保存生产线中关于温度；压力；张力；速度等的历史数据(可以保存两年时间的数据)；保存生产线的报警记录和生产线的工艺配方。      2.2 PLC部分      整个系统由四台施耐德公司的PLC 组成，其中三台Quantum  系列和一台 Momentum 系列，分别完成生产线中关于速度，温度，压力，张力及逻辑的控制。通过Quantum PLC中的140 NOM 212 00通讯模块和Momentum PLC中的172 PNN260 22通讯模块构成冗余的Modbus plus网络，与上位机进行通讯以完成数据的交换。同时为了改造时I/O扩展的需要，在各个PLC 中，根据实际需要分别各自构成了一个RIO网络，一个Modbus plus网络和一个Interbus网络。      这里对主网络Modbus Plus和冗余网络的设计做简单的介绍：(1)：Modbus Plus网络是一种高速对等通信网络，网络间节点的数据共享十分简单。 Modbus Plus网络最多支持32个对等的节点，其通讯距离可达450 m。(2)：冗余网络的设计：网络在高可靠性的应用中， 冗余线电缆用来实现在两个独立的线缆系统中，进行Modbus Plus通信，每一次进行的信息传输，都会对电缆的可靠性进行检查和验证。 如果其中一条线缆发生故障，系统会自动转换到另外一根线缆，发生故障的电缆会在网络统计中加以标识，如果线缆发生了故障，在该线缆修复之前，网络将一直使用第二根线缆进行工作。        控制系统中各个PLC的控制功能如下：        PLC1―控制原料的运输和对原理的配比进行控制，同时对原料进行加热干燥处理；        PLC2―负责挤出机的温度和驱动系统的控制；        PLC3―负责纵拉和横拉的温度和驱动系统的控制；        PLC4―负责牵引和收卷部分的驱动控制。        3 控制软件的应用        3.1 Monitor pro 软件        在人机界面的组态采用了施耐德公司的Monitor pro v6.5作为程序开发的软件平台。工程师PC中安装了开发版软件用于设计和修改画面，在主工作站PC中只安装了运行版软件，其他的三个工作站中安装了Web Client软件通过TCP/ IP网络调用主工作站的画面。Monitor pro运行于Windows NT V4.0操作系统平台之上，以保证系统运行安全性和稳定性。 在界面中，设计了实时生产过程监控功能；设备开关控制功能；报警自动检测，记录和显示功能；故障自动诊断功能；实时和历史趋势图显示功能；各种报表统计和打印功能。       3.2 Concept 软件       PLC的编程软件为Concept V2.2XL SR2。Concept软件编辑器支持5种IEC编程语言： 功能块图表(FBD)； 梯形图(LD)；顺序功能图(SFC)；指令表(IL)；结构化文本(ST)。      本控制系统编程中，采用了FBD与LD 两种语言进行编程。在FBD语言中，通过IEC61131-3功能块图表语言，可以把FBD内的变量与基本功能，基本功能块(EFB)派生功能块(三种FFB类型)进行合并。Concept提供了多种用于FBD编程的带有预定义EFB 的功能块库。在这些库中，EFB 根据应用程序的类型进行分组，以便于用户查找。在 FBD 编辑器中，用户可以显示，修改和载入初始值，也可以显示当前值。

     4 总结     控制系统经过两个多月时间的安装和调试后正常运行。本系统实现了监控自动化和智能化，并具有安全，可靠，快速，方便以及扩展性强等优点，体现和实现了施耐德控制技术的强大功能。到目前为至，整个控制系统运行稳定，可靠，性能指标达到工艺要求。