CC-link現(xiàn)場總線技術(shù)在立體倉庫系統(tǒng)中的應(yīng)用

浙江東方職業(yè)技術(shù)學(xué)院　邵康敏浙江珊溪經(jīng)濟(jì)發(fā)展有限責(zé)任公司　周兆旭浙江東方職業(yè)技術(shù)學(xué)院　余　偉

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CC-link現(xiàn)場總線技術(shù)在立體倉庫系統(tǒng)中的應(yīng)用

浙江東方職業(yè)技術(shù)學(xué)院邵康敏
浙江珊溪經(jīng)濟(jì)發(fā)展有限責(zé)任公司周兆旭
浙江東方職業(yè)技術(shù)學(xué)院余偉

本文介紹了通過CC-link總線技術(shù)，組建立體倉庫控制系統(tǒng)，該方法實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)中三菱Q系列PLC主站與FX系列PLC從站之間的通訊，達(dá)到協(xié)同控制的要求。并對CC-link總線技術(shù)在運(yùn)行中出現(xiàn)的主要故障給出了分析。

CC-link；立體倉庫；三菱；PLC

1.引言

立體倉庫系統(tǒng)中，使用到了大量的電氣對象，其中，步進(jìn)/伺服電機(jī)、三相異步電機(jī)兩類執(zhí)行元件是立體倉庫系統(tǒng)中的核心動力驅(qū)動模塊。在PLC的選型上，針對以上兩類電機(jī)，前者采用晶體管輸出型PLC，而后者使用普通的繼電器輸出型PLC，因此，在一個(gè)系統(tǒng)中會出現(xiàn)不同類型的PLC，能否成功組建通訊網(wǎng)絡(luò)，使立體倉庫系統(tǒng)各PLC站協(xié)同工作，是整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。本文將采用CC-link總線技術(shù)，對三菱Q系列與FX系列PLC之間的通訊作詳細(xì)介紹和分析。

2.CC-LINK通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

2.1網(wǎng)絡(luò)組建

CC-LINK是一種開放式現(xiàn)場總線。其數(shù)據(jù)容量大，通信速度最高可達(dá)10Mbit/s，傳輸距離可達(dá)80～1200m，并且是一個(gè)以設(shè)備層為主的網(wǎng)絡(luò)，其一層網(wǎng)絡(luò)可由1個(gè)主站和64個(gè)從站組成［1］。主站和多個(gè)從站使用專用的CC-LINK電纜連接，主站以站號辨識從站，每個(gè)從站都有唯一的站號，只有相同的站號才可接受數(shù)據(jù)。從站可分為遠(yuǎn)程I/O站（ON/OFF現(xiàn)場裝置）、遠(yuǎn)程設(shè)備站（寄存器數(shù)據(jù)處理裝置）和智能設(shè)備站（允許對主站或其它站的動作進(jìn)行存取，以此來采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行控制的元件）三種［2］。

本立體倉庫系統(tǒng)中，按功能劃分，具有托盤傳送、貨物傳送和3自由度取料三大功能。系統(tǒng)采用Q系列PLC作為主站，配置QJ61BT11N通訊模塊，下設(shè)FX3U-32MR和FX3U-32MT型PLC共2個(gè)從站，各從站分別配置FX2N-32CCL通訊模塊。以昆侖通態(tài)觸摸屏作為上位機(jī)，通過RS232C串行接口連接到Q系列PLC上，主要對電機(jī)控制參數(shù)、庫存情況及運(yùn)行指示等進(jìn)行監(jiān)控，通過CC-LINK總線，從站PLC可以將主站傳來的數(shù)據(jù)、信號指令等讀出，進(jìn)而來控制托盤傳送機(jī)構(gòu)、貨物傳送機(jī)構(gòu)及伺服電機(jī)的運(yùn)動，各從站同時(shí)將運(yùn)行參數(shù)上傳主站，各遠(yuǎn)程設(shè)備從站占用一個(gè)站號。主從站CC-LINK通訊網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。需要指出的是，F(xiàn)x2N-32CCL通訊模塊擁有兩套DA、DB、DG和SLD端子，其主要作用是方便連接下一個(gè)站點(diǎn)。另外，網(wǎng)絡(luò)上首尾兩端的DA、DB之間都需接上110Ω（1/2W）終端電阻，以消除網(wǎng)絡(luò)干擾信號反射［3］。

主從通訊模塊在通訊前必須事先設(shè)定合理的站號、波特率及占用站數(shù)等參數(shù)。本例中，主站通訊模塊QJ61BT11N的站號為00，波特率為156kbps，從站1（FX3U-32MR）通訊模塊FX2N-32CCL的站號為01，占用1個(gè)站，從站2（FX3U-32MT）通訊模塊FX2N-32CCL的站號為02，占用1個(gè)站，每個(gè)從站的波特率要與主站一致，保證通訊正常。

圖1　主從站CC-LINK通訊網(wǎng)絡(luò)

2.2CC-LINK網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)

主站與遠(yuǎn)程設(shè)備站之間CC-Link的通訊形式主要是循環(huán)通訊，即各種類型數(shù)據(jù)（包括遠(yuǎn)程輸入RX、遠(yuǎn)程輸出RY、遠(yuǎn)程寄存器RWr、RWw）不停的進(jìn)行交換［4］。主站通訊接口模塊QJ61BT11N，通過鏈路掃描方式與各遠(yuǎn)程設(shè)備從站交換數(shù)據(jù)，通訊接口之間使用緩沖存儲器自動完成映射。主站和從站是通過FROM/TO專用指令讀/寫緩存器中的數(shù)據(jù)。其中，遠(yuǎn)程輸入輸出RX、RY和遠(yuǎn)程寄存器RWr、RWw在使用時(shí)占用不同的數(shù)據(jù)長度，遠(yuǎn)程輸入輸出RX、RY以2個(gè)通道（共4字節(jié)）為單位被占用，而遠(yuǎn)程寄存器RWr、RWw則以4個(gè)通道（共8字節(jié)）為單位被占用。當(dāng)從站需要發(fā)送數(shù)據(jù)到主站時(shí)，使用TO指令寫數(shù)據(jù)到RX00～RX0F和RX10～RX1F兩個(gè)通道的I/O緩沖器中，經(jīng)過鏈接掃描，自動寫入主站的遠(yuǎn)程輸入緩存器中，主站不用調(diào)用FROM指令讀取緩存器中的數(shù)據(jù)，從站發(fā)送來的數(shù)據(jù)會自動刷新到主站事先分配好的軟元件中，圖2中定義的軟元件為M0～M31。當(dāng)主站需要向從站發(fā)送寄存器數(shù)據(jù)時(shí)，可以用MOV指令寫數(shù)據(jù)到分配好的D200～D203軟元件中，數(shù)據(jù)自動刷新到遠(yuǎn)程寄存器RWw中，經(jīng)過鏈接掃描，映射到從站的數(shù)據(jù)緩沖寄存器，從站需要調(diào)用FROM指令讀取數(shù)據(jù)。CC-LINK通訊原理圖如圖2所示。

圖2　CC-LINK通訊原理圖

3.軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1主站參數(shù)設(shè)置

使用三菱公司提供的GX Works2軟件設(shè)置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，包括總連接臺數(shù)、遠(yuǎn)程輸入/輸出（RX/RY）、遠(yuǎn)程輸入/輸出寄存器（RWr/ RWw）及站信息，見圖3、圖4。對RX、RY、RWw、RWr作出分配時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意不能與其它軟元件發(fā)生沖突，圖3給出的是與各個(gè)從站通訊的起始地址，詳細(xì)的分配范圍見表1。

表1　主站軟元件的分配

圖3　網(wǎng)絡(luò)參數(shù)

圖4　站信息

3.2主從站程序設(shè)計(jì)

在以上的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置完成后，即可在主站設(shè)計(jì)程序，可以方便地讀/寫遠(yuǎn)程設(shè)備站，主站中的通訊程序見圖5，在觸摸屏上可設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面，根據(jù)電機(jī)類型的不同，相關(guān)數(shù)據(jù)則發(fā)往不同的遠(yuǎn)程設(shè)備從站，例如，#1、#2伺服電機(jī)的控制數(shù)據(jù)將發(fā)送到具有高速脈沖輸出的晶體管型PLC（從站2）中，需要說明的是，兩臺伺服電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)（轉(zhuǎn)數(shù)、位移等）可在觸摸屏中設(shè)定，并通過通訊線直接映射到主站的遠(yuǎn)程寄存器D204和D205中，經(jīng)過CC-LINK鏈接掃描到從站2，從站2只需使用FROM指令讀取即可獲得電機(jī)運(yùn)行參數(shù)。從站2程序如圖6所示。

圖5　主站通訊程序

圖6　從站2通訊程序

3.3CC-LINK常見故障分析

在CC-LINK電纜連接和軟件設(shè)置完畢后，首要任務(wù)要保證各個(gè)子站與主站之間的通訊正常，然后在此基礎(chǔ)上才能編程。網(wǎng)絡(luò)通訊正常時(shí)，主站QJ61BT11N通訊模塊的“LRUN”燈、“SD”燈、“RD”燈亮，“LERR”、“ERR”燈不亮。當(dāng)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，可以從主站QJ61BT11N前面板的LED指示燈對整個(gè)系統(tǒng)的通信狀況做一個(gè)大致的了解。

（1）若“ERR”燈常亮，說明整個(gè)CC-LINK網(wǎng)絡(luò)有錯(cuò)誤。不能通信的原因有以下幾種，如：電纜斷開，未連結(jié)正確的終端電阻，設(shè)置站號大于64等。若ERR燈閃爍，說明網(wǎng)絡(luò)中的某一站通信錯(cuò)誤，一般是從站錯(cuò)誤設(shè)置、編程出錯(cuò)或從站未上電造成的，網(wǎng)絡(luò)中通信正常的從站，不受其它非正常站的影響，可以正常通信。

（2）若是指示主站通信狀態(tài)的L ERR燈常亮或閃爍，可能在通電狀態(tài)中改變了站號、波特率或工作模式開關(guān)，只需重新上電復(fù)位即可，也可能是未安裝終端電阻。

4.結(jié)束語

在立體倉庫系統(tǒng)中，采用CC-LINK總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)了Q系列和FX系列PLC之間的通訊，具有工作可靠、編程方便、通訊速度快等優(yōu)點(diǎn)，解決了PLC間傳統(tǒng)的傳遞信號需占用大量的I/O點(diǎn)，并且傳遞的數(shù)據(jù)量較少等問題。本系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了合理的人機(jī)交互界面，整個(gè)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理功能，顯著地提高了生產(chǎn)效率。

［1］黃風(fēng).應(yīng)用CCLINK總線技術(shù)建立加工中心生產(chǎn)線的網(wǎng)絡(luò)管理［J］.制造業(yè)信息化，2010（1）:118-120.

［2］周慧芳.CCLINK現(xiàn)場總線技術(shù)在電廠除灰除渣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.廣州電力，2002，15（2）:44-46.

［3］唐國慶，宋顯斌.CCLINK總線在胎面擠出生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.裝備制造技術(shù)，2012（6）:67-68.

［4］方清城，華路光，楊兆華.CC-Link通信總線網(wǎng)絡(luò)的研究［J］.工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2008（11）:11-12.

邵康敏（1985年—），男，碩士研究生，助教，主要從事電氣控制、電力電子等領(lǐng)域的研究。

Application of CC-link bus in stereoscopic warehouse

SHAO Kangmin1，ZHOU Zhaoxu2，YU Wei1
（1.Zhejiang Dongfang Vocational &Technological College，Wenzhou 325011；2.Zhejiang Shanxi Economic Development Corporation）

This paper is an introduction to the method of using CC-link bus technology to build the control system of stereoscopic warehouse.With this method，the communication of Mitsubishi Q series'PLC and FX series'PLC was realized，meeting cooperative control requirements.And major fault of CC-link in the running was analyzed.

CC-link；stereoscopic warehouse；Mitsubishi；PLC