控制與通信網(wǎng)絡(luò)CC-LINK的應(yīng)用

倪勝偉，梁和清，呂 陽，陳 林，李勝林

（揚州鍛壓機床股份有限公司，江蘇 揚州 225128）

隨著通信技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展，以及工業(yè)現(xiàn)場總線的普及，傳統(tǒng)的模擬量技術(shù)逐漸被淘汰，取而代之的是更為先進的現(xiàn)場總線控制技術(shù)。利用現(xiàn)場總線控制技術(shù)架設(shè)數(shù)字化工廠，對生產(chǎn)品質(zhì)進行監(jiān)控的同時，還為管理者的決策提供了必要的參考信息，為進一步提升企業(yè)競爭力夯實基礎(chǔ)。

1 方案闡述

1.1 系統(tǒng)配置

由于現(xiàn)場數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)著生產(chǎn)品質(zhì)與上層決策，確保數(shù)據(jù)的實時性與可靠性成為方案成敗的關(guān)鍵指標。CC-Link為面向現(xiàn)場層的網(wǎng)絡(luò)，不僅通信速度快（最高10Mbps）且產(chǎn)品經(jīng)過了苛刻的可靠性測試，基于此我們選用了基于CC-Link的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集方案。PLC采用Q系列基本型CPU-Q00J-S8-SET；CC-Link網(wǎng)絡(luò)采用主站加本地站的方式（圖1），主站與本地站使用模塊：QJ161BT11N。

圖1 CC-Link網(wǎng)絡(luò)配置

1.2 系統(tǒng)功能說明

（1）各控制PLC對生產(chǎn)線上各機械手的運轉(zhuǎn)進行控制；

（2）控制PLC將本機的工藝參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)等現(xiàn)場數(shù)據(jù)或信息上傳至主PLC；

（3）主PLC將各站的數(shù)據(jù)經(jīng)由以太網(wǎng)傳送到個人PC或服務(wù)器；

（4）用戶進行數(shù)據(jù)方位（上位機軟件Movicon）。

1.3 系統(tǒng)組態(tài)（圖2）

（1）使用專用的CC-LINK三芯屏蔽電纜，將各分散設(shè)備串接起來；

（2）在總線的頭/尾端接入終端電阻；

（3）通過模塊上的DIP開關(guān)設(shè)置站好與通信速度；

（4）使用GX-WorkS2軟件（以下簡稱GW2）進行站信息設(shè)置。

圖2 系統(tǒng)組態(tài)

由于CC-Link采用廣播輪詢的工作方式，總線上不會發(fā)生數(shù)據(jù)擁堵現(xiàn)象。該系統(tǒng)投入運行后受到客戶好評，客戶在辦公室即可了解到現(xiàn)場一線的工作狀態(tài)，及時對現(xiàn)場進行調(diào)配。

2 系統(tǒng)特點

基于CC-Link網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集方案具有如下特點。

2.1 組態(tài)簡單

（1）將CC-Link電纜直接接入模塊的端子臺，無需專用工具，由于模塊與電纜的接地已進行了集中處理，只要將電纜接入在相應(yīng)位置，省去配線時電磁干擾處理。

（2）在GW2中即可完成對CC-Link網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置，通過自動刷新方式實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的訪問，使用過程中也不需要專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)知識。

2.2 系統(tǒng)性能優(yōu)越

（1）長距離下也實現(xiàn)高速通信，此方案采用156Kbps的通信速度，在此速度下可實現(xiàn)1200M的通信（未加中繼）；

（2）循環(huán)通信數(shù)據(jù)大。CC-Link Ver.2最大鏈接容量：位數(shù)據(jù)（RX/RY）各 8192點，字數(shù)據(jù)（RWr/RWw）各4096字，此系統(tǒng)中各本地站占用4個邏輯站，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)（RX/RY）各128點，字數(shù)據(jù)（RWr/RWw）16各字的通信（每個邏輯站容量：位數(shù)據(jù)（RX/RY）各32點，字數(shù)據(jù)（RWr/RWw）4個字）。

（3）CC-Link總線及模塊卓越的抗干擾性：CLPA（CC-Link Partner Association）合作廠商的產(chǎn)品，實施了包括電源噪聲測試，線束噪聲測試等性能測試。

2.3 維護簡單

（1）異常站自動脫離，恢復(fù)后自動上線功能；某一從站發(fā)生通信異常時，會自動從系統(tǒng)中脫離，而整個系統(tǒng)的其他部分仍保持正常通信。當(dāng)異常站修復(fù)后，自動接入系統(tǒng)中，無需進行重新設(shè)置或整個系統(tǒng)重啟。

（2）通過GW2在線診斷，即可獲得CC-Link出錯信息，方便工程人員對故障的及時判斷，縮短故障處理時間。

2.4 可適應(yīng)將來規(guī)模的擴展

CC-Link支持預(yù)留站功能。在將來擴大生產(chǎn)規(guī)模時，設(shè)備可直接接入CC-Link總線，無需進行任何改造即可實現(xiàn)新舊設(shè)備的互連。

2.5 遠程編程功能

該系統(tǒng)配置為主站加從站的方式，由于本地站支持“瞬時傳送”功能，所以在任一終端設(shè)備，即可實現(xiàn)對所有的設(shè)備進行編程和遠程監(jiān)控、調(diào)試。如圖3所示。

圖3 遠程編程功能

3 應(yīng)用體會

隨著制造工藝的發(fā)展，制造過程中出現(xiàn)了大量的數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的人力處理方式在速度上已無法滿足，且難以保證數(shù)據(jù)的準確性。大量制造數(shù)據(jù)如無法電子化，也將造成資源的嚴重浪費，造成制造成本上升，企業(yè)競爭力下降。制造業(yè)的發(fā)展勢必越來越離不開工廠FA技術(shù)的發(fā)展。在使用CC-Link網(wǎng)絡(luò)時，無需工程人員具有專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)知識，僅需在網(wǎng)絡(luò)參數(shù)中設(shè)置刷新參數(shù)，主站將自動進行軟元件狀態(tài)的刷新，刷新過程如圖4所示。

本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)僅使用一根CC-Link電纜便可將分散的設(shè)備串接在一起，并實現(xiàn)通信功能，相對傳統(tǒng)配線方式節(jié)省了大量工程施工時間及線材成本。在調(diào)試階段，由于是分散的設(shè)備，相隔有一定距離，然而使用該系統(tǒng)的遠程編程功能，調(diào)試時間也大大縮短。

圖4 參數(shù)刷新過程

4 結(jié)論

綜上所述，隨著工業(yè)4.0的到來，基于開放式現(xiàn)場總線CC-Link現(xiàn)場總線控制技術(shù)配以PLC+HMI+PC及工控軟件所組成的控制系統(tǒng)，具有先進性、開放性等優(yōu)點。尤其是與傳統(tǒng)的控制方法比，在系統(tǒng)設(shè)計、安裝調(diào)試、維護和擴展上，具有不可比擬的優(yōu)勢。以一體化的網(wǎng)絡(luò)平臺技術(shù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)了安全、透明、經(jīng)濟的需要?，F(xiàn)場總線和工廠網(wǎng)絡(luò)管理是目前自動化領(lǐng)域發(fā)展的主流和熱點，相信今后會得到越來越多的應(yīng)用。