控制與通信網絡CC-LINK的應用

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、控制技術的發展，以及工業現場總線的普及，傳統的模擬量技術逐漸被淘汰，取而代之的是更為先進的現場總線控制技術。利用現場總線控制技術架設數字化工廠，對生產品質進行監控的同時，還為管理者的決策提供了必要的參考信息，為進一步提升企業競爭力夯實基礎。

1 方案闡述

1.1 系統配置

由于現場數據關聯著生產品質與上層決策，確保數據的實時性與可靠性成為方案成敗的關鍵指標。CC-Link為面向現場層的網絡，不僅通信速度快（最高10Mbps）且產品經過了苛刻的可靠性測試，基于此我們選用了基于CC-Link的現場數據采集方案。PLC采用Q系列基本型CPU-Q00J-S8-SET；CC-Link網絡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網絡配置

1.2 系統功能說明

（1）各控制PLC對生產線上各機械手的運轉進行控制；

（2）控制PLC將本機的工藝參數、設備狀態等現場數據或信息上傳至主PLC；

（3）主PLC將各站的數據經由以太網傳送到個人PC或服務器；

（4）用戶進行數據方位（上位機軟件Movicon）。

1.3 系統組態（圖2）

（1）使用專用的CC-LINK三芯屏蔽電纜，將各分散設備串接起來；

（2）在總線的頭/尾端接入終端電阻；

（3）通過模塊上的DIP開關設置站好與通信速度；

（4）使用GX-WorkS2軟件（以下簡稱GW2）進行站信息設置。

圖2 系統組態

由于CC-Link采用廣播輪詢的工作方式，總線上不會發生數據擁堵現象。該系統投入運行后受到客戶好評，客戶在辦公室即可了解到現場一線的工作狀態，及時對現場進行調配。

2 系統特點

基于CC-Link網絡的現場數據采集方案具有如下特點。

2.1 組態簡單

（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網絡參數設置，通過自動刷新方式實現對數據的訪問，使用過程中也不需要專業的網絡知識。

2.2 系統性能優越

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

（2）循環通信數據大。CC-Link Ver.2最大鏈接容量：位數據（RX/RY）各 8192點，字數據（RWr/RWw）各4096字，此系統中各本地站占用4個邏輯站，可實現數據（RX/RY）各128點，字數據（RWr/RWw）16各字的通信（每個邏輯站容量：位數據（RX/RY）各32點，字數據（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，恢復后自動上線功能；某一從站發生通信異常時，會自動從系統中脫離，而整個系統的其他部分仍保持正常通信。當異常站修復后，自動接入系統中，無需進行重新設置或整個系統重啟。

（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 可適應將來規模的擴展

CC-Link支持預留站功能。在將來擴大生產規模時，設備可直接接入CC-Link總線，無需進行任何改造即可實現新舊設備的互連。

2.5 遠程編程功能

該系統配置為主站加從站的方式，由于本地站支持“瞬時傳送”功能，所以在任一終端設備，即可實現對所有的設備進行編程和遠程監控、調試。如圖3所示。

圖3 遠程編程功能

3 應用體會

隨著制造工藝的發展，制造過程中出現了大量的數據，傳統的人力處理方式在速度上已無法滿足，且難以保證數據的準確性。大量制造數據如無法電子化，也將造成資源的嚴重浪費，造成制造成本上升，企業競爭力下降。制造業的發展勢必越來越離不開工廠FA技術的發展。在使用CC-Link網絡時，無需工程人員具有專業的網絡知識，僅需在網絡參數中設置刷新參數，主站將自動進行軟元件狀態的刷新，刷新過程如圖4所示。

本系統網絡僅使用一根CC-Link電纜便可將分散的設備串接在一起，并實現通信功能，相對傳統配線方式節省了大量工程施工時間及線材成本。在調試階段，由于是分散的設備，相隔有一定距離，然而使用該系統的遠程編程功能，調試時間也大大縮短。

圖4 參數刷新過程

4 結論

綜上所述，隨著工業4.0的到來，基于開放式現場總線CC-Link現場總線控制技術配以PLC+HMI+PC及工控軟件所組成的控制系統，具有先進性、開放性等優點。尤其是與傳統的控制方法比，在系統設計、安裝調試、維護和擴展上，具有不可比擬的優勢。以一體化的網絡平臺技術為基礎，實現了安全、透明、經濟的需要。現場總線和工廠網絡管理是目前自動化領域發展的主流和熱點，相信今后會得到越來越多的應用。