CC-Link網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在噴砂車間設(shè)備管控中的應(yīng)用

胡德慶 龔春曙

（廣船國際涂裝部）

0 前言

CC-Link系統(tǒng)在工業(yè)分散式集中控制中應(yīng)用廣泛，公司涂裝車間采用以Q系列QJ61BT11模塊為主站的CC-Link系統(tǒng)，將現(xiàn)場單機(jī)設(shè)備的啟動、停機(jī)、報警（故障）、運(yùn)行參數(shù)（如電流、出口溫濕度）等集中傳輸至集控室實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、操作。

隨著環(huán)保、節(jié)能、運(yùn)行安全、工藝等要求提升，需對現(xiàn)場點(diǎn)檢人員手錄數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自動傳輸至集控室進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控、優(yōu)化控制程序提升系統(tǒng)控制能力，既滿足對設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行各種分析需求或調(diào)整運(yùn)行，又進(jìn)一步擴(kuò)大集控室監(jiān)控范圍與能力，這就迫切要求技術(shù)人員對該控制系統(tǒng)熟悉，提升該專業(yè)技術(shù)。

本文介紹、分析公司涂裝6個噴砂車間CC-Link網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通信（基于三菱QJ61BT11模塊為主站），結(jié)合研究優(yōu)化吸砂機(jī)運(yùn)行監(jiān)控在節(jié)能方面的運(yùn)用，全面分析其原理、編程方法，為今后設(shè)備維護(hù)、運(yùn)行監(jiān)控與優(yōu)化控制工作提供技術(shù)支持。

1 噴砂車間CC-Link網(wǎng)絡(luò)控制拓?fù)鋱D介紹

1.1 網(wǎng)絡(luò)控制拓?fù)鋱D

1.2 圖1中CC-link站的類型

CC-Link系統(tǒng)是通過使用專用的電纜將分散的I/O模塊、智能模塊和特殊功能模塊等連接起來，并且通過PLC的CPU來控制這些相應(yīng)模塊的系統(tǒng)。其站的類型如下：

（1）主站，控制數(shù)量鏈接系統(tǒng)的站。如圖1中的QJ65BT11模塊。

（2）遠(yuǎn)程I/O站，僅處理以位為單位的遠(yuǎn)程站。如圖1中的網(wǎng)絡(luò)2的1號站AJ65SBT1-32D輸入模塊，用于傳送B1磨料回收系統(tǒng)現(xiàn)場合閘、過載、啟動、停機(jī)等開關(guān)量數(shù)據(jù)至CC-Link系統(tǒng)主站。

（3）遠(yuǎn)程設(shè)備站，僅處理以位、字為單位的數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程站。如圖1中網(wǎng)絡(luò)1的27號站，采用FX2N-32CCL模塊，在本機(jī)PLC與CC-Link系統(tǒng)主站之間傳送數(shù)據(jù)。

2 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D構(gòu)建后，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。圖1中網(wǎng)絡(luò)1、2參數(shù)設(shè)置項(xiàng)目見圖2。以圖2為例，對主要參數(shù)設(shè)置項(xiàng)目說明如下：

2.1 模塊數(shù)、起始I/O號、總連接個數(shù)設(shè)置

根據(jù)主站模塊數(shù)、起始網(wǎng)絡(luò)模塊QJ65BT11所插的卡槽位置、連接到主站的的總數(shù)（遠(yuǎn)程站、本地站、智能設(shè)備站等）分別設(shè)置相應(yīng)數(shù)值。

2.2 遠(yuǎn)程輸入（RX）、遠(yuǎn)程輸出（RY）、遠(yuǎn)程寄存器（RWw）、遠(yuǎn)程寄存器（RWr）設(shè)置

設(shè)置值為起始值，按“站信息”設(shè)置，各站對應(yīng)相應(yīng)的值，不能重復(fù)沖突。

2.3 站信息設(shè)置

根據(jù)拓?fù)鋱D進(jìn)行設(shè)置站點(diǎn)類型。根據(jù)需傳輸設(shè)備開關(guān)量“位”數(shù)據(jù)的數(shù)量、16位為單位“字”數(shù)據(jù)的數(shù)量，確定占有站數(shù)。如圖1中網(wǎng)絡(luò)1的23#站，采用FX2N-32CCL模塊，為遠(yuǎn)程設(shè)備站。該站用于傳輸T101的A1區(qū)噴砂機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)，A1區(qū)有6臺噴砂機(jī)，單臺需傳輸料滿、加砂、單缸雙槍的噴氣、噴砂信號，合計36個開關(guān)量數(shù)據(jù)，超出1個站數(shù)的32點(diǎn)，應(yīng)設(shè)置為占用2個站數(shù)（即64點(diǎn)）。

2.4 遠(yuǎn)程設(shè)備站初始設(shè)置

圖1中，在傳輸現(xiàn)場大部分設(shè)備運(yùn)行電流時，使用AJ65SBT-64AD模塊，針對該模塊，使用QCPU（Q模式）時，可以遠(yuǎn)程使用設(shè)備站的初始化步驟注冊功能進(jìn)行設(shè)置。

3 主站與遠(yuǎn)程I/O站通信

圖1 噴砂車間CC-Link網(wǎng)絡(luò)控制拓?fù)鋱D

圖2 CC-Link網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置

圖3 網(wǎng)絡(luò)1、2站信息設(shè)置

圖4 主站與遠(yuǎn)程I/O站通信原理

表1 圖1網(wǎng)絡(luò)2的1#站數(shù)據(jù)傳輸

3 主站與遠(yuǎn)程I/O站通信

3.1 通信原理

3.2 數(shù)據(jù)傳輸分析

以圖1網(wǎng)絡(luò)的1#站為例，數(shù)據(jù)傳輸如下表：

1#站為AJ65SBT1-32D輸入模塊，占用1個站數(shù)，主站在分配RX時（RX0F-RX1F），也分配RY(RY0F-RY1F)，但分配的RY是閑置未用且不能被其他站占用的（造成內(nèi)存浪費(fèi)，但給編程帶來很大方便）。

4 主站與遠(yuǎn)程設(shè)備站的通信

4.1 基于FX2N-32CCL接口模塊的通信原理

圖1中CC-LINK網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程設(shè)備站采用FX2N-32CCL接口模塊，該模塊通過由16位RAM存儲支持的內(nèi)置緩沖（BFM）在遠(yuǎn)程設(shè)備站PLC與CC-LINK系統(tǒng)的主站之間傳送數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)傳輸如下圖5。

4.2 數(shù)據(jù)傳輸程序分析

以圖1網(wǎng)絡(luò)2中42號站（C1除濕機(jī)）為例，截取C1除濕機(jī)PLC（FX2N）數(shù)據(jù)接收/發(fā)送程序，分別對應(yīng)標(biāo)識為程序1-4，見圖6。

4.2.1 以位為單位的數(shù)據(jù)傳輸

圖6中“程序1、4”中，M367驅(qū)動條件滿足后，C1除濕機(jī)相關(guān)運(yùn)行信息與網(wǎng)絡(luò)1主站Q02H監(jiān)控或操作指令信息的數(shù)據(jù)傳送見圖8。

4.2.2 以字為單位的數(shù)據(jù)傳輸

圖5 基于FX2N-32CCL接口模塊的主站與遠(yuǎn)程設(shè)備站通信

圖6 網(wǎng)絡(luò)2中42號站（C1除濕機(jī)）通信程序

圖7 C1除濕機(jī)程序1數(shù)據(jù)傳送至主站

圖6 中“程序2、3”中，M367驅(qū)動條件滿足后，C1除濕機(jī)將出口濕度（D126），出口溫度（D122）傳至主站QO2HCPU，見圖9。

4.2.3 數(shù)據(jù)在設(shè)備層（CC-LINK）、控制層（MESLSCNE/H）、信息層（以太網(wǎng)）傳輸交換

設(shè)備層（CC-LINK）的位、字為單位信息經(jīng)控制層（MESLSCNE/H）后，與信息層（以太網(wǎng)）進(jìn)行傳送交換，在信息層經(jīng)組態(tài)王組態(tài)后進(jìn)行相應(yīng)控制、狀態(tài)顯示、操作等，見圖10。

（1）圖10中，C1除濕機(jī)狀態(tài)“位”、“字”數(shù)據(jù)傳送至設(shè)備層（CC-LINK）后,與控制層（MESLSCNE/H）的鏈接繼電器/鏈接寄存器交換后，經(jīng)信息層（以太網(wǎng)模塊）與上機(jī)位電腦進(jìn)行發(fā)送/接收該數(shù)據(jù)，上機(jī)位電腦組態(tài)王軟件操作頁面直觀顯示該機(jī)各運(yùn)行信息。

（2）圖11中7037-7054步程序，信息層集控室組態(tài)王進(jìn)行啟動/停機(jī)操作后，將標(biāo)志位鏈接繼電器B2D7經(jīng)信息層（以太網(wǎng)）傳至控制層（MESLSCNE/H）管理站QO2H、設(shè)備層CC-LINK，將遠(yuǎn)程啟動標(biāo)志位Y5A0傳至C1除濕機(jī)FX2N-PLC進(jìn)行編程控制。

圖8 主站相關(guān)控制信息傳送至C1除濕機(jī)

圖9 C1除濕機(jī)出口溫濕度數(shù)據(jù)傳送至主站

圖10 C1除濕機(jī)運(yùn)行狀態(tài)（啟動、故障）、出口溫濕度在控制層的控制程序

圖11 集控室組態(tài)王遠(yuǎn)程操作（信息層）控制現(xiàn)場C1除濕機(jī)啟動/停機(jī)的控制程序

5 優(yōu)化集控室組態(tài)王監(jiān)控吸砂機(jī)

吸砂機(jī)用能占據(jù)噴砂車間設(shè)備用能的40%左右。集控室組態(tài)王吸砂機(jī)操作頁面僅有啟動/停止、故障運(yùn)行狀態(tài)，為控制空載、空開,提高配套的回收鋼砂系統(tǒng)利用率，在集控室電腦組態(tài)王軟件操作頁面中顯示吸砂機(jī)運(yùn)行電流、吸砂機(jī)吸砂缸的料滿與否狀態(tài)，操作員隨時可進(jìn)入該頁面，對運(yùn)行電流為空載值（50-60A區(qū)間）進(jìn)行停機(jī)處理，對吸砂缸料滿狀態(tài)下進(jìn)行開啟回砂系統(tǒng)，避免回砂系統(tǒng)盲目啟動開機(jī)以提高用能效率，關(guān)閉空載空開設(shè)備并反饋給管理人員進(jìn)行考核，節(jié)約能耗。

表2 圖1網(wǎng)絡(luò)1的CC-LINK系統(tǒng)站信息

圖12 新增4個“料滿”開關(guān)量數(shù)據(jù)的控制程序（在吸砂機(jī)A1的FX2N-PLC編程）

圖13 吸砂機(jī)A1的“料滿”標(biāo)志位在控制層傳輸程序

圖14 控制層數(shù)據(jù)傳輸程序

5.1 吸砂缸“料滿”狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送（以網(wǎng)絡(luò)1中A1區(qū)吸砂機(jī)為例）

5.1.1 CC-LINK系統(tǒng)配置檢驗(yàn)、拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)圖設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置

原有A1區(qū)吸砂機(jī)相關(guān)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)傳送數(shù)據(jù)只占用10點(diǎn)，新增4個位為單位的數(shù)據(jù)（占用4點(diǎn)），合計14點(diǎn)，原有該站FX-32CCL模塊滿足傳輸數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)要求，不需增加網(wǎng)絡(luò)模塊，滿足CC-LINK系統(tǒng)配置檢驗(yàn)，拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)圖及網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置不變。

5.1.2 吸砂機(jī)A1新增4個“料滿”監(jiān)控控制、“料滿”標(biāo)志位與圖1網(wǎng)絡(luò)1主站的傳輸程序

在吸砂機(jī)A1的PLC中需增設(shè)砂缸料位儀的標(biāo)志位（注意標(biāo)志位的編號不能與原程序有沖突），并用TO指令實(shí)現(xiàn)與該網(wǎng)絡(luò)主站數(shù)據(jù)傳輸，故在吸砂機(jī)A1的FX2N-PLC新增4個“料滿”開關(guān)量數(shù)據(jù)的控制程序見圖12。

5.1.3 吸砂機(jī)A1的“料滿”標(biāo)志位在控制層（在圖1網(wǎng)絡(luò)1主站的Q02HPLC控制程序中編程）、信息層傳輸程序

該機(jī)在網(wǎng)絡(luò)1的站號為31，對應(yīng)主站模塊RX對應(yīng)分配為RX440—RX44F,RX450—RX45F,RY對應(yīng)分配為RY440—RY44F,RY450—RY45F。原有的該機(jī)開關(guān)量數(shù)據(jù)傳輸已占用遠(yuǎn)程設(shè)備站BFM0#（RX0BC0-RX0BCF）中的RX0BC0-RX0BC9，新增的4個“料滿”標(biāo)識位在BFM0#分配為RX0BCA-RX0BCD,根據(jù)圖7中基于FX2N-32CCL接口模塊的主站與遠(yuǎn)程設(shè)備站通信原理，新增4個“料滿”標(biāo)志位傳至網(wǎng)絡(luò)1主站對應(yīng)的輸入（X）為X44A-X44D。

信息層（以太網(wǎng)）經(jīng)控制層接收鏈接繼電器B0BA1-B0BA數(shù)據(jù),在組態(tài)王軟件中設(shè)置，直觀顯示“料滿”狀態(tài)。

5.2 吸砂機(jī)運(yùn)行電流數(shù)據(jù)傳輸

需增加傳輸電流的AJ65SBT-64AD模塊，該模塊為4通道，可傳輸4個運(yùn)行電流值。以噴砂1-2車間吸砂機(jī)電流數(shù)據(jù)傳輸為例，選擇新增4個AJ65SBT-64AD模塊，共計16個通道對應(yīng)傳輸16臺吸砂機(jī)運(yùn)行電流，因CC-LINK網(wǎng)絡(luò)傳輸電纜總長度有限制要求，依地理位置就近而選擇網(wǎng)絡(luò)1進(jìn)行優(yōu)化。

5.2.1 網(wǎng)絡(luò)1的CC-LINK系統(tǒng)配置檢驗(yàn)

根據(jù)表 2及系統(tǒng)配置條件，1*a+2*b+3*c+4*d=48＜64，16*（22+4）+54*18+88*0=1388＜2304，符合要求。新的網(wǎng)絡(luò)線路總長約837米，符合CC-LINK網(wǎng)絡(luò)傳輸電纜長度要求（傳輸速率為156kbps情況下，總長不超過1200米）。

5.2.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置

由于站的增加，在“站信息”設(shè)置中，增加45、46、47、48號站信息，站點(diǎn)類型為遠(yuǎn)程設(shè)備站，每站傳輸4個字，“占有站數(shù)”為占用1個站數(shù),傳輸數(shù)據(jù)數(shù)量與遠(yuǎn)程寄存器RWr（D1000）與RWw(D1300)原始設(shè)置不溢出、不重復(fù)沖突，該設(shè)置保持不變，并對該模塊進(jìn)行初始化設(shè)置。

5.2.3 數(shù)據(jù)在控制層、信息層傳輸程序

以45號站為例，遠(yuǎn)程設(shè)備站分配的RWr為RWr176-RWr179，對應(yīng)Q02HCPU的數(shù)據(jù)寄存器為D1176-D1179，在網(wǎng)絡(luò)1的主站Q02HCPU增加控制程序見圖14。

信息層（以太網(wǎng)）接收W262-265數(shù)據(jù)，經(jīng)組態(tài)王軟件設(shè)置，直觀顯示吸砂機(jī)運(yùn)行電流。

5.2.4 控制編程多樣化

熟悉數(shù)據(jù)（位、字）傳輸原理，結(jié)合PLC的基本指令、功能指令，可以進(jìn)行各種需求編程，如遠(yuǎn)程操作增加“節(jié)能模式”，點(diǎn)擊“節(jié)能模式”，吸砂機(jī)運(yùn)行電流與空載電流對比分析并延遲5分鐘檢測程序控制吸砂機(jī)自動停機(jī)。PLC的基本指令、功能指令豐富，控制強(qiáng)大，基于現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)（位、字）發(fā)送/接收，可編制豐富的控制程序，實(shí)現(xiàn)多種目的，但要結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況而選擇。

6 結(jié)論

熟悉涂裝車間設(shè)備分散式集中控制系統(tǒng)原理，輕而易舉梳理上萬步的程序，針對各種需對設(shè)備相關(guān)運(yùn)行分析、控制調(diào)整而開展優(yōu)化，以滿足多樣化要求，在這個過程中，不僅提高維護(hù)人員專業(yè)水平，也完善該控制系統(tǒng)功能。