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BOPP是Biaxial Oriented PolyPropylene （双向拉伸聚丙烯）的缩写，BOPP薄膜具有拉伸强度大，透明度高，保鲜性好、光泽明亮、彩印鲜艳、外观装饰华贵等优点，而且还具有很高的机械强度和附着力以及极好的化学性和良好的化学稳定性（与名种酸、碱、盐不发生化学反应），耐水耐热，是一种**塑料包装材料，广泛应用于香烟、服装、食品、印刷品等、也可做粘胶带基及电容器的电介质。
BOPP薄膜生产线工作原理是：根据薄膜生产工艺要求，将挤出机及机头的各节筒体分别加热到不同的工作点，按配方通过料斗不断地注入料粒；熔融状的物料由机头挤出后，经过冷却辊冷却，形成窄而厚的薄膜厚片；薄膜厚片经过储片架整理后，被送入纵向拉伸区，根据工艺要求由慢速辊和快速辊进行2.5～5.0倍的纵向拉伸处理；横向拉伸区用于实现薄膜的第二次拉伸，即横向拉伸，该区域涉及薄膜的横拉分区加热控制、同步传动控制、破膜检测及其处理等问题，是实现有效成膜的关键之一；薄膜经过双向拉伸（即纵拉和横拉）后，被送入后处理区域进行后续工艺的处理，再经过上卷辊整理，由两台收卷辊轮换进行恒张力收卷，*终形成成品膜。
BOPP薄膜生产线全长约80米，如图1所示，其中主要包括1：挤出机及机头系统；2：冷辊装置；3：前扫描测厚装置；4：储片架；5纵向拉伸区域；6：横向拉伸区域；7：横拉辊装置；8：后处理区域；9：后扫描测厚装置；10：上卷辊装置；11：收卷区域。
为了进一步提高控制系统的可靠性和自动化程度，便于系统功能的扩充，提出在原有生产设备的基础上采用CC-bbbb现场总线等技术对控制系统进行改造。建立起由PLC、分布式控制模块、工控机、单片机及智能仪表组成的集散控制系统，以实现对生产线的集散控制、工艺曲线的实时显示、关键参数的存储等，便于生产管理和提高产品质量。
2 集散控制系统结构设计
2.1 CC-bbbb开放式现场总线
CC-bbbb是Control & Communication bbbb（控制与通信链路系统）的简称，是三菱电机于1996年推出的开放式现场总线，其数据容量大，通信速度可多级选择，*高达10Mbps。它是一个复合的、开放的、适应性强的网络系统，能够适应于较高的管理层网络到较低的传感器层网络的不同范围[1]。CC-bbbb是一个以设备层为主的网络，整个一层网络可由一个主站和六十四个从站组成。网络中的主站由PLC担当，从站可以是远程I/O模块、特殊功能模块、带有CPU和PLC本地站、人机界面、变频器及各种测量仪表、阀门等现场仪表设备。采用第三方厂商生产的网关还可以实现从CC-bbbb到ASI总线的连接。
CC-bbbb的底层通信协议遵循RS485，一般情况下，CC-bbbb主要采用广播轮询的方式进行通信，CC-bbbb也支持主站与本地站、智能设备站之间的瞬间通信[2]。具体方式为：主站将刷新数据RY/RWw发送到所有从站，与此同时轮询从站1；从站1对来自主站的轮询作出响应RX/RWr，并将该响应同时告知其它从站；然后主站轮询从站2（此时并不发送刷新数据），从站2给出响应，并将该响应告知其它从站；依次类推，不断循环，图2所示为广播轮询时的数据传输帧格式。除了广播轮询式的循环通讯方式外，CC-bbbb还提供主站、本地站及智能设备站之间的信息瞬时传送功能。信息从主站传递到从站，信息数据将以150字节为单位分割，并以150字节传递。若从从站传递到主站，每批信息数据*大为34字节。瞬时传送需由专门指令来完成，但不会影响循环通讯的时间。
2.2 集散控制系统结构
考虑到BOPP薄膜的生产工艺特点及其复杂性等因素，本文设计并构造的集散控制系统结构如图3所示。在该CC-bbbb现场总线网上，Q02CPU是主站，作为接口
CC-bbbb的底层通信协议遵循RS485，一般情况下，CC-bbbb主要采用广播轮询的方式进行通信，CC-bbbb也支持主站与本地站、智能设备站之间的瞬间通信[2]。具体方式为：主站将刷新数据RY/RWw发送到所有从站，与此同时轮询从站1；从站1对来自主站的轮询作出响应RX/RWr，并将该响应同时告知其它从站；然后主站轮询从站2（此时并不发送刷新数据），从站2给出响应，并将该响应告知其它从站；依次类推，不断循环，图2所示为广播轮询时的数据传输帧格式。除了广播轮询式的循环通讯方式外，CC-bbbb还提供主站、本地站及智能设备站之间的信息瞬时传送功能。信息从主站传递到从站，信息数据将以150字节为单位分割，并以150字节传递。若从从站传递到主站，每批信息数据*大为34字节。瞬时传送需由专门指令来完成，但不会影响循环通讯的时间。
2.3集散控制系统结构
考虑到BOPP薄膜的生产工艺特点及其复杂性等因素，本文设计并构造的集散控制系统结构如图3所示。在该CC-bbbb现场总线网上，Q02CPU是主站，作为接口模块。从站有两大类：一类是远程I/O站，由AJ65BTB2-16R和AJ65SBTB1-16D远程I/O模块组成，共8个模块，每个模块占用1个逻辑从站资源，主要用于实现对各直流调速电机的起停、切换、联锁、故障等控制和检测；另一类由FX2N-32CCL和A80BDE-J61BT13远程设备模块构成，共5个模块，考虑到所要传输的信息量较大，在这里每个模块被设计成占用4个逻辑从站资源，主要用于实现与FX2N-80MR PLC和工控机的连接[3]。因此，整个CC-bbbb网络由一个主站和28个逻辑从站构成。
该集散控制系统除了应用CC-bbbb网络外，还采用了其它通讯网络方式对系统各局部区域进行控制，如RS-422、RS-485等。
前部传动控制用FX2N-80MR PLC（从站9#~12#）通过FX2N-485BD板卡，采用RS-422网络对挤出机、冷辊电机、慢速辊电机、快速辊电机和横拉辊电机共5台直流电机进行控制与检测；后部传动控制用FX2N-80MR PLC（从站17#~20#）采用相同的RS-422方式对后处理电机、上卷辊电机、收卷1电机和收卷2电机共4台直流电机进行控制与检测，它们共同实现对速度链传动控制子系统的控制。此外，位于前操控台的FX2N-80MR PLC（从站13#~16#）和位于后操控台的FX2N-80MR PLC（从站21#~24#）分别通过其RS-422编程口与各自的单片机系统相连，用于实现调速电机的速度设定、速度显示、调速器内部状态监测等。
2.2 总控制器结构
总控制器主要由台达触摸屏、PLC以及DVPDNET主站模块构成。总控制器通过台达的DeviceNet总线与现场控制器通讯，进行数据交换。触摸屏通过RS485总线以MODBUS协议与总控制器通讯，监视各台AHU的运行状态。现场控制器的温度与CO2浓度可以通过总控制器的触摸屏来设定，设定好的数据通过DeviceNet通讯分发给各现场控制器。通过台达DVPDNET主站模块对整个网络进行管理，并通过人机界面显示各网络节点的状态。当网络上的节点发生异常时，相应的指示灯点亮。实时显示主站模块的状态，当主站模块发生错误时，显示主站模块的错误代码。
2.3 现场控制器
现场控制器主要由台达MODBUS/DeviceNet转换模块DNA02、PLC、变频器、接触器等部件构成。现场控制器接受总控制器的温度、CO2浓度设定指令。现场控制器之间还可以通过总控制器实现数据共享，将采集到的温度、CO2浓度等信号传送给与该区域相关的其他现场控制器。现场控制器控制AHU、PAH空调机的风机转速、冷（热）水阀门开度和新风阀开度来调节室内温度和CO2浓度。
2.4 AHU的控制流程
空调机组AHU操作箱可以选择自动控制或手动控制。自动控制时，现场温度及CO2浓度由台达PLC智能控制在允许的设定范围内；当操作箱出现故障时（如传感器损坏、出现通讯故障等），可以选择将变频器以固定频率运行或者工频运行，以便检修。
2.5 对于CO2的浓度和人流量的处理
在卖场中，根据空间区域布置CO2传感器位置，主要在人员集中密集处采集CO2浓度值。CO2传感器就近接线于现场控制箱的PLC，此信号经过集中控制器发送给本区域相关的空气处理机组的控制器，然后由各台AHU通过调整新风阀门开度来引进新风量，调节室内CO2浓度。新风阀门的开度的大小是通过CO2浓度、室外温度的目标值依据其权重的大小来进行PID控制的。
2.6 火警连锁
系统与安防系统连动，当发生火警时，总控制器上人机出现报警画面，同时空调机停止工作，水阀、风阀关闭，排烟系统启动，排出烟雾。本系统提供一个干接点与安防系统连动。由于GDX2机投入生产已经十多年，接近其使用寿命，因此也进入了故障多发期，如何及时迅速的查找故障及进行零配件的备件工作，影响到整个企业的生产效益，成为技术人员面临的一大问题。由于当时技术的限制，部分机器的控制电路基本由继电器、接触器、分立元件的逻辑线路卡板等组成，电路复杂，故障检测比较麻烦，并且很多专用逻辑卡板在国内不宜买到，需要直接向意大利GD公司定购，前几年GD公司就已经通知烟厂不再提供老式电控系统备件，而且逻辑控制的机器不能进行数采联网，不能满足现代化生产管理的需要。因此，早期GD包装机电控改造成为方向。随着技术的发展，可编程控制器(PLC)在分布式系统中得到了广泛的应用，技术也趋于成熟，非常适合于卷烟工业。
工业控制从早期的就地控制、集中控制，已经发展到现在的集散控制(DCS)，在过去的20年中，过程工业对DCS系统及相关的仪表装置进行了大量的投入，DCS系统的应用结果得到了用户的肯定。4-20mA信号是DCS系统及现场设备相互连接的*本质特点，这是控制系统和仪表装置发展的一大进步。然而现在，数字化和网络化成为当今控制网络发展的主要方向。人们意识到传统的模拟信号只能提供原始的测量和控制信息，而智能变送器在4-20mA信号之上附加信息的能力又受其低通信速率的制约，所以对整个过程控制系统的机制进行数字化和网络化，应是其发展的必然趋势。
现场总线在智能现场设备、自动化系统之间提供了一个全数字化的、双向的、多节点的通信链接。现场总线的出现促进了现场设备的数字化和网络化，并且使现场控制的功能更加强大。这一改进带来了过程控制系统的开放性，使系统成为具有测量、控制、执行和过程诊断的综合能力的控制网络。
在2000年1月宣布的IEC61158****中，将八种总线(FF的H1、FF-HSE、PROFIBUS、INTERBUS、P-NET、WorldFIP、ControlNet、SwiftNet)均列入****，由于INTERBUS总线具有庞大的成员机构和良好的开放性，传输效率较高，并具有良好的故障诊断功能，因此决定选用此种总线作为现场总线在改造的过程中，GDX2原先很多分离的控制系统得到了很好的集成或者改造，变化如下:
(1) 用S7-400 PLC作为控制系统核心，取代所有逻辑线路卡板及部分中间继电器。
(2) 加装的质量在线检测装置玻璃纸偏移检测、玻璃纸松散、小包美容器、条盒美容器等由原先单独的微处理器控制更集中到PLC控制，有利于结构的简化和故障诊断。
(3) 将机器上加热管换成110V，取消温控器，由功能模块FM455S实现温度的PID控制。
(4) 原来的GDX2下烟库机械触点式检测器更改为光电式检测器(ZN0239)，该传感器的*大优点是非接触式，对烟支无拍打冲击，减少了空头烟支的发生机率，也减少了因机械接触可能对烟支造成的损坏。
(5) 原先的机械式烟支检测器也更换为光电式烟支检测器(ZN0228)，由于该装置采用ATNEL公司的单片机89C52为控制核心，因此具备检测灵敏、采样速率高(单路信号可达到1.2μs)、调节方便等优点，可以检测空头、缺嘴、缺支及倒支。
(6) GDX2采用的直流碳刷电机改为交流变频控制电机，减少了设备维护工作量，并且运行性能有了提高，同时将原来凸轮装置检测相位机构更换为**值式光电编码器进行相位检测，采用9位格雷码，分辨精度达到0.7°。
(7) 烟库搅拌电机改为NTL-M系列稀土永磁无刷伺服电机，该电机采用高性能稀土永磁(SMCO)，具有定位**、调速范围宽、过载能力强、高效节能的特点。
INTERBUS总线具有现场诊断功能，这也是采用该种总线的缘由之一。在外界设备模块(PCP)出现故障时，总线适配器会停止运行，启动诊断程序，采用主控访问模式，对外围网络发送诊断数据测试每个PCP是否正常，如果检测到某个PCP出现故障时，适配器会显示该PCP的设备号，