時(shí)間:2007-06-27 16:44:00來源:shixiang
圖:通信原理[/align]
CC-Link提供循環(huán)傳輸和瞬時(shí)傳輸2種通信方式。一般情況下,CC-Link主要采用廣播-輪詢(循環(huán)傳輸)的方式進(jìn)行通訊。具體的方式是:主站將刷新數(shù)據(jù)(RY/RWw)發(fā)送到所有從站,與此同時(shí)輪詢從站1;從站1對(duì)主站的輪詢作出響應(yīng)(RX/RWr),同時(shí)將該響應(yīng)告知其它從站;然后主站輪詢從站2(此時(shí)并不發(fā)送刷新數(shù)據(jù)),從站2給出響應(yīng),并將該響應(yīng)告知其它從站;依此類推,循環(huán)往復(fù)。廣播-輪詢時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸幀格式請(qǐng)參照下圖,該方式的數(shù)據(jù)傳輸率非常高。
除了廣播-輪詢方式以外,CC-Link也支持主站與本地站、智能設(shè)備站之間的瞬時(shí)通訊。從主站向從站的瞬時(shí)通訊量為150字節(jié)/數(shù)據(jù)包,由從站向主站的瞬時(shí)通訊量為34字節(jié)/數(shù)據(jù)包。瞬時(shí)傳輸時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸幀格式請(qǐng)參照下圖,由此可見瞬時(shí)傳輸不會(huì)對(duì)廣播輪詢的循環(huán)掃描時(shí)間造成影響。

MFP構(gòu)成圖[/align]
三、CC-Link的卓越性能
一般工業(yè)控制領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)分為3到4個(gè)層次,分別是上位的管理層,控制層和部件層。部件層也可以再細(xì)分為設(shè)備層和傳感器層,CC-Link是一個(gè)以設(shè)備層為主的網(wǎng)絡(luò),同時(shí)也可以覆蓋較高層次的控制層和較低層次的傳感器層。
1、CC-Link的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
現(xiàn)場總線CC-Link的一般系統(tǒng)構(gòu)成如圖所示:
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圖: CC-Link系統(tǒng)構(gòu)成[/align]
一般情況下,CC-Link整個(gè)一層網(wǎng)絡(luò)可由1個(gè)主站和64個(gè)子站組成,它采用總線方式通過屏蔽雙絞線進(jìn)行連接。網(wǎng)絡(luò)中的主站由三菱電機(jī)FX系列以上的PLC或計(jì)算機(jī)擔(dān)當(dāng),子站可以是遠(yuǎn)程I/O模塊、特殊功能模塊、帶有CPU的PLC本地站、人機(jī)界面、變頻器、伺服系統(tǒng)、機(jī)器人以及各種測量儀表、閥門、數(shù)控系統(tǒng)等現(xiàn)場儀表設(shè)備。如果需要增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性,可以采用主站和備用主站冗余備份的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成方式。采用第三方廠商生產(chǎn)的網(wǎng)關(guān)還可以實(shí)現(xiàn)從CC-Link到ASI、S-Link、Unit-wire等等網(wǎng)絡(luò)的連接。
2、CC-Link的傳輸速度和距離
CC-Link具有高速的數(shù)據(jù)傳輸速度,最高可以達(dá)到10Mbps,其數(shù)據(jù)傳輸速度隨距離的增長而逐漸減慢,傳輸速度和距離的具體關(guān)系如下表所示。
[align=center]表:傳輸速度和距離的對(duì)應(yīng)關(guān)系
[/align]
CC-Link的中繼器目前有多種:一種為T型分支中繼器AJ65SBT-RPT,每增加一個(gè)距離延長一倍。一層網(wǎng)絡(luò)最多可以使用10個(gè)。第二種為光中繼器AJ65SBT-RPS或AJ65SBT-RPG,用光纜延長,因此在一些比較容易受干擾的環(huán)境可以采用。光中繼器要成對(duì)使用,每一對(duì)AJ65SBT-RPS之間的延長距離為1公里,最多可以使用4對(duì);每一對(duì)AJ65SBT-RPG之間的延長距離為2公里,最多可以使用2對(duì)。第三種為空間光中繼器AJ65BT-RPI-10A/AJ65BT-RPI-10B,采用紅外線無線傳輸?shù)姆绞,在布線不方便,或者連接設(shè)備位置會(huì)移動(dòng)的場合使用?臻g光中繼器也必須成對(duì)使用,兩者之間的距離不能超過200米,還有一些方便接線的中繼器和與其他網(wǎng)絡(luò)相連的網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)橋。
CC-Link提供了110歐姆和130歐姆兩種終端電阻,用于避免因在總線的距離較長、傳輸速度較快的情況下,由于外界環(huán)境干擾出現(xiàn)傳輸信號(hào)的奇偶校驗(yàn)出錯(cuò)等傳輸質(zhì)量下降的情況。
3、 CC-Link實(shí)現(xiàn)高速大容量的數(shù)據(jù)傳輸
CC-Link提供循環(huán)傳輸和瞬時(shí)傳輸2種方式的通信。
每個(gè)內(nèi)存站循環(huán)傳送數(shù)據(jù)為24字節(jié),其中8字節(jié)(64位)用于位數(shù)據(jù)傳送,16字節(jié)(4點(diǎn)RWr、4點(diǎn)RWw)用于字傳送。一個(gè)物理站最大占用4個(gè)內(nèi)存站,故一個(gè)物理站的循環(huán)傳送數(shù)據(jù)為96個(gè)字節(jié)。
對(duì)于CC-Link整個(gè)網(wǎng)絡(luò)而言,其循環(huán)傳輸每次鏈接掃描的最大容量是2048位和512字。
在循環(huán)傳輸數(shù)據(jù)量不夠用的情況下,CC-Link提供瞬時(shí)傳輸功能,可將960字節(jié)的數(shù)據(jù),用指令傳送給目標(biāo)站。
CC-Link在連接64個(gè)遠(yuǎn)程I/O站、通信速度為10Mbps的情況下,循環(huán)通信的鏈接掃描時(shí)間為3.7毫秒。穩(wěn)定快速的通信速度是CC-Link的最大優(yōu)勢。
4、 CC-Link豐富的功能
1)自動(dòng)刷新功能、預(yù)約站功能
CC-Link網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)模塊到CPU是自動(dòng)刷新完成,不必有專用的刷新指令;安排預(yù)留以后需要掛接的站,可以事先在系統(tǒng)組態(tài)時(shí)加以設(shè)定,當(dāng)此設(shè)備掛接在網(wǎng)絡(luò)上時(shí),CC-Link可以自動(dòng)識(shí)別,并納入系統(tǒng)的運(yùn)行,不必重新進(jìn)行組態(tài),保持系統(tǒng)的連續(xù)工作,方便設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)和調(diào)試系統(tǒng)。
2)完善的RAS功能
RAS是Reliability(可靠性)、Availability(有效性)、Serviceability(可維護(hù)性)的縮寫。例如故障子站自動(dòng)下線功能、修復(fù)后的自動(dòng)返回功能、站號(hào)重疊檢查功能、故障無效站功能、網(wǎng)絡(luò)鏈接狀態(tài)檢查功能、自診斷功能等等,提供了一個(gè)可以信賴的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),幫助用戶在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
3)互操作性和即插即用功能
CC-Link提供給合作廠商描述每種類型產(chǎn)品的數(shù)據(jù)配置文檔。這種文檔稱為內(nèi)存映射表,用來定義控制信號(hào)和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元(地址)。然后,合作廠商按照這種映射表的規(guī)定,進(jìn)行CC-Link兼容性產(chǎn)品的開發(fā)工作。以模擬量I/O開發(fā)工作表為例,在映射表中位數(shù)據(jù)RX0被定義為“讀準(zhǔn)備好信號(hào)”,字?jǐn)?shù)據(jù)RWr0被定義為模擬量數(shù)據(jù)。由不同的A公司和B公司生產(chǎn)的同樣類型的產(chǎn)品,在數(shù)據(jù)的配置上是完全一樣的,用戶根本不需要考慮在編程和使用上A公司與B公司的不同,另外,如果用戶換用同類型的不同公司的產(chǎn)品,程序基本不用修改?蓪(shí)現(xiàn)“即插即用”連接設(shè)備
4)循環(huán)傳送和瞬時(shí)傳送功能

圖4-1 梅州煙廠系統(tǒng)圖[/align]
該生產(chǎn)線由打前預(yù)處理、打葉分風(fēng)、除塵、烤片、烤梗、預(yù)壓打包等6個(gè)工藝段組成,分別由6個(gè)三菱Q2ASCPU-S1 PLC站控制。這6個(gè)PLC站通過MELSECNET/10網(wǎng)進(jìn)行彼此間的通訊,并通過打前預(yù)處理段的PLC經(jīng)由以太網(wǎng)與上位計(jì)算機(jī)相連。兩臺(tái)上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)采用IFIX的組態(tài)軟件對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線進(jìn)行在線監(jiān)控,并將從現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫。一臺(tái)工作站計(jì)算機(jī)可以對(duì)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析、存儲(chǔ)和輸出。工程師站的計(jì)算機(jī)可以讀取現(xiàn)場所有6個(gè)控制站的程序,監(jiān)控其運(yùn)行狀態(tài),修改程序,或者進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。PLC控制站上安裝有一塊CC-Link鏈接模塊A1SJ61QBT11,通過該模塊連接數(shù)臺(tái)變頻器以及1臺(tái)人機(jī)界面A985GOT。在人機(jī)界面上,可以進(jìn)行各種輸入控制和輸出監(jiān)視,并可直接控制變頻器。
為了后文的解說方便,我們對(duì)系統(tǒng)作一下簡化。假定本系統(tǒng)的CC-Link模塊插在CPU模塊右側(cè)的第一個(gè)槽上,起始地址為:H0000。通過現(xiàn)場總線連接一臺(tái)變頻器和一臺(tái)人機(jī)界面。在人機(jī)界面?zhèn)葘?duì)變頻器進(jìn)行啟停、頻率調(diào)整和監(jiān)測、加速度調(diào)整和監(jiān)測、負(fù)載電流監(jiān)測、和復(fù)位控制。
具體使用的PLC內(nèi)部資源如下:
X20:啟動(dòng)
X21:停止
X22:輸入頻率;D201:存放設(shè)定的頻率值
X23:監(jiān)控頻率;D101:存放監(jiān)控的頻率值
X24:監(jiān)控電流;D100:存放監(jiān)控的電流值
X25:輸入加速度;D203:存放設(shè)定的加速度值
X26:監(jiān)控加速度;D103:存放監(jiān)控的加速度值
X27:復(fù)位
采用CC-Link連接時(shí)需要做硬件以及軟件兩方面的設(shè)置。
1. 在硬件方面。
采用屏蔽雙絞線按照總線方式連接各控制設(shè)備。雙絞線的DA/DB為兩根信號(hào)傳輸線,DG為接地線,SLD為屏蔽層,連接如圖4-2所示。然后對(duì)每個(gè)站上的站號(hào)開關(guān)和傳輸速度開關(guān)(旋鈕式或撥動(dòng)式)做設(shè)定。變頻器設(shè)定為1號(hào)站,人機(jī)界面設(shè)定為2號(hào)站。采用5Mbps的通訊速度。注意所有設(shè)備的速度必須一致,否則L.ERR(通訊出錯(cuò))燈會(huì)點(diǎn)亮。
[align=center]
圖4-2 硬件連接圖[/align]
2. 軟件方面需要進(jìn)行如下的設(shè)置:
I. 對(duì)CC-Link組態(tài)。可以通過編寫初始化程序,或者在參數(shù)設(shè)定畫面進(jìn)行設(shè)定來完成。(后者只有高版本的產(chǎn)品才支持。)
II. 編寫相應(yīng)的通訊程序。
下面先就組態(tài)加以說明。
在CC-Link運(yùn)行以前,需要在主站設(shè)定該系統(tǒng)連接了幾個(gè)子站,每個(gè)站都是什么設(shè)備等等。然后編寫初始化程序;如果采用參數(shù)設(shè)定畫面,則如圖4-3和4-4所示。
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圖 4-3
圖 4-4[/align]
通訊程序主要編寫變頻器通訊所需的數(shù)據(jù)交換。
人機(jī)界面與CC-Link連接,其通訊方式有兩種。一種為循環(huán)通訊方式,需要在PLC側(cè)對(duì)通訊內(nèi)容進(jìn)行簡單的編程。另一種為瞬時(shí)通訊方式,只需在人機(jī)界面?zhèn)戎苯又付ㄋ璞O(jiān)控的軟元件就可以了,但是所需的通訊時(shí)間稍長一些。因此對(duì)一些實(shí)時(shí)要求不高的信息可以采用簡單設(shè)定的瞬時(shí)傳輸方式。在本系統(tǒng)中人機(jī)界面主要采用了瞬時(shí)傳輸,在軟元件的設(shè)定畫面中,在“網(wǎng)絡(luò)”選項(xiàng)直接指定需要監(jiān)控的軟元件在第幾號(hào)網(wǎng)絡(luò)的第幾號(hào)站,這里指定HMI要監(jiān)控的是1號(hào)網(wǎng)絡(luò)的0號(hào)站即主站。具體設(shè)定見下面的圖4-5。
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圖4-5 HMI設(shè)定[/align]
對(duì)于上述的PLC內(nèi)部資源X20/X21…D100/D103/D201等,依照此方法在人機(jī)界面上進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)定。
(二)深圳市自來水集團(tuán)開天源自動(dòng)化有限公司在對(duì)深圳筆架山水廠泵房自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)時(shí),經(jīng)過分析、比較時(shí)考慮到原廠已部分實(shí)現(xiàn)車間PLC控制,經(jīng)過價(jià)格及性能分析、比較確定:選用了開放式現(xiàn)場總線CC-LINK現(xiàn)場總線產(chǎn)品作為主控設(shè)備,控制硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4-6所示。
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圖4-6 筆架山水廠泵房控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖[/align]
圖中,主站控制一臺(tái)送水泵、兩臺(tái)真空泵和一臺(tái)排水泵,監(jiān)控與管理整個(gè)泵房CC-Link網(wǎng)絡(luò)的情況,包括:
1、 遠(yuǎn)程離線:對(duì)操作不正常的遠(yuǎn)程模塊或從站自動(dòng)和網(wǎng)絡(luò)讓其離線。
2、 自動(dòng)恢復(fù):不正常的遠(yuǎn)程模塊或從站一旦恢復(fù)正常,自動(dòng)與網(wǎng)絡(luò)接上。
3、 自動(dòng)診斷:運(yùn)用自檢功能檢查硬件及系統(tǒng)接線狀態(tài)。
4、 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視:將網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)儲(chǔ)存在在CPU的寄器中。
5、 負(fù)責(zé)接受來自(從站)七臺(tái)泵的開真空泵命令、轉(zhuǎn)發(fā)廠站的各泵狀態(tài)、出廠水水質(zhì)數(shù)據(jù)及傳送由廠站調(diào)度下達(dá)的開泵命令。
1#-3#從站各自監(jiān)測和控制兩臺(tái)送水泵運(yùn)行,接受來自主站的開泵命令、發(fā)送給主站的各泵狀態(tài)數(shù)據(jù)。
4#-7#從站監(jiān)測和控制配電室。對(duì)高壓配電(合/分閘、變壓器、電容補(bǔ)償)進(jìn)行監(jiān)測,對(duì)低壓配電(合/分閘、變壓器、直流電屏)進(jìn)行監(jiān)測和控制。
遠(yuǎn)程I/O站采集部分配電參數(shù)。
本應(yīng)用系統(tǒng)是針對(duì)深圳市自來水公司筆架山水廠泵房內(nèi)設(shè)備。應(yīng)用CC-LINK現(xiàn)場總線產(chǎn)品后,最明顯的優(yōu)點(diǎn)是:
⑴ 泵房內(nèi)自動(dòng)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)速度高達(dá)2.5Mbps(100m時(shí)),數(shù)據(jù)采集速度快,系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間短,提高了控制精度和可靠性。
⑵ 系統(tǒng)抗干擾能力明顯增強(qiáng)。
⑶ 布線簡單,故障診斷定位快速。
⑷ 控制系統(tǒng)的引入,較大程度地減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了生產(chǎn)效率。
⑸ 故障自動(dòng)隔離。當(dāng)一個(gè)從站或智能儀表故障時(shí)系統(tǒng)可自動(dòng)分離此站,不影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行。
⑹ 系統(tǒng)擴(kuò)展方便。增加站或備用站可在線連于網(wǎng)絡(luò)上,只需將其設(shè)為保留站即可。
⑺ 與其它品牌設(shè)備互連性強(qiáng),本系統(tǒng)將CC-LIN連在MODBUS網(wǎng)絡(luò)上,顯示出網(wǎng)間連接性能穩(wěn)定,數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確及時(shí)。對(duì)于解決不同品牌設(shè)備互連的問題提供了解決辦法。
此應(yīng)用系統(tǒng)所采用的FCS模式比以往的DCS或PLCS模式更先進(jìn)、更可靠。隨著時(shí)間的推移,相信在我國自來水行業(yè)使用現(xiàn)場總線模式越來越多,而CC-Link在深圳水廠的成功應(yīng)用為水處理行業(yè)應(yīng)用CC-Link提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒。
六、CC-Link的技術(shù)發(fā)展
通過以上介紹,我們對(duì)CC-Link的特點(diǎn)和功能有了一個(gè)初步的認(rèn)識(shí),鑒于CC-Link的實(shí)際特點(diǎn)和功能,它適用于許多控制系統(tǒng),同時(shí)其自身的功能也在不斷完善和改進(jìn),可掛接現(xiàn)場設(shè)備的合作廠商也在不斷增加,以便更有利于現(xiàn)場。
CC-Link的技術(shù)在不斷的進(jìn)步和發(fā)展過程中,CLPA在2002年推出CC-Link家簇下端產(chǎn)品和協(xié)議CC-Link/LT,主要用于開關(guān)量數(shù)據(jù)的傳輸和通信,使CC-Link在整個(gè)結(jié)構(gòu)上更加完善和豐滿,并且其成本將更加降低。2003年初,CLPA宣布推出CC-Link V2.0版本,是原來的系統(tǒng)通信量擴(kuò)大了8倍。
總之,CC-Link是一個(gè)技術(shù)先進(jìn)、性能卓越、應(yīng)用廣泛、使用簡單、成本較低的開放式現(xiàn)場總線,其在中國的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用有著廣闊的前景。標(biāo)簽:
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