浙江東方職業(yè)技術學院 邵康敏浙江珊溪經(jīng)濟發(fā)展有限責任公司 周兆旭浙江東方職業(yè)技術學院 余 偉
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CC-link現(xiàn)場總線技術在立體倉庫系統(tǒng)中的應用
浙江東方職業(yè)技術學院邵康敏
浙江珊溪經(jīng)濟發(fā)展有限責任公司周兆旭
浙江東方職業(yè)技術學院余偉
本文介紹了通過CC-link總線技術,組建立體倉庫控制系統(tǒng),該方法實現(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,達到協(xié)同控制的要求。并對CC-link總線技術在運行中出現(xiàn)的主要故障給出了分析。
CC-link;立體倉庫;三菱;PLC
立體倉庫系統(tǒng)中,使用到了大量的電氣對象,其中,步進/伺服電機、三相異步電機兩類執(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,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,使立體倉庫系統(tǒng)各PLC站協(xié)同工作,是整個控制系統(tǒng)設計的關鍵。本文將采用CC-link總線技術,對三菱Q系列與FX系列PLC之間的通訊作詳細介紹和分析。
2.1網(wǎng)絡組建
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10Mbit/s,傳輸距離可達80~1200m,并且是一個以設備層為主的網(wǎng)絡,其一層網(wǎng)絡可由1個主站和64個從站組成[1]。主站和多個從站使用專用的CC-LINK電纜連接,主站以站號辨識從站,每個從站都有唯一的站號,只有相同的站號才可接受數(shù)據(jù)。從站可分為遠程I/O站(ON/OFF現(xiàn)場裝置)、遠程設備站(寄存器數(shù)據(jù)處理裝置)和智能設備站(允許對主站或其它站的動作進行存取,以此來采集數(shù)據(jù)并進行控制的元件)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FX3U-32MR和FX3U-32MT型PLC共2個從站,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,通過RS232C串行接口連接到Q系列PLC上,主要對電機控制參數(shù)、庫存情況及運行指示等進行監(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,進而來控制托盤傳送機構(gòu)、貨物傳送機構(gòu)及伺服電機的運動,各從站同時將運行參數(shù)上傳主站,各遠程設備從站占用一個站號。主從站CC-LINK通訊網(wǎng)絡如圖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站點。另外,網(wǎng)絡上首尾兩端的DA、DB之間都需接上110Ω(1/2W)終端電阻,以消除網(wǎng)絡干擾信號反射[3]。
主從通訊模塊在通訊前必須事先設定合理的站號、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個站,從站2(FX3U-32MT)通訊模塊FX2N-32CCL的站號為02,占用1個站,每個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
2.2CC-LINK網(wǎng)絡實現(xiàn)
主站與遠程設備站之間CC-Link的通訊形式主要是循環(huán)通訊,即各種類型數(shù)據(jù)(包括遠程輸入RX、遠程輸出RY、遠程寄存器RWr、RWw)不停的進行交換[4]。主站通訊接口模塊QJ61BT11N,通過鏈路掃描方式與各遠程設備從站交換數(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,遠程輸入輸出RX、RY和遠程寄存器RWr、RWw在使用時占用不同的數(shù)據(jù)長度,遠程輸入輸出RX、RY以2個通道(共4字節(jié))為單位被占用,而遠程寄存器RWr、RWw則以4個通道(共8字節(jié))為單位被占用。當從站需要發(fā)送數(shù)據(jù)到主站時,使用TO指令寫數(shù)據(jù)到RX00~RX0F和RX10~RX1F兩個通道的I/O緩沖器中,經(jīng)過鏈接掃描,自動寫入主站的遠程輸入緩存器中,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。當主站需要向從站發(fā)送寄存器數(shù)據(jù)時,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
3.1主站參數(shù)設置
使用三菱公司提供的GX Works2軟件設置網(wǎng)絡參數(shù),包括總連接臺數(shù)、遠程輸入/輸出(RX/RY)、遠程輸入/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,應當注意不能與其它軟元件發(fā)生沖突,圖3給出的是與各個從站通訊的起始地址,詳細的分配范圍見表1。
表1 主站軟元件的分配
圖3 網(wǎng)絡參數(shù)
圖4 站信息
3.2主從站程序設計
在以上的網(wǎng)絡參數(shù)設置完成后,即可在主站設計程序,可以方便地讀/寫遠程設備站,主站中的通訊程序見圖5,在觸摸屏上可設計人機交互界面,根據(jù)電機類型的不同,相關數(shù)據(jù)則發(fā)往不同的遠程設備從站,例如,#1、#2伺服電機的控制數(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,兩臺伺服電機的運行參數(shù)(轉(zhuǎn)數(shù)、位移等)可在觸摸屏中設定,并通過通訊線直接映射到主站的遠程寄存器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運行參數(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電纜連接和軟件設置完畢后,首要任務要保證各個子站與主站之間的通訊正常,然后在此基礎上才能編程。網(wǎng)絡通訊正常時,主站QJ61BT11N通訊模塊的“LRUN”燈、“SD”燈、“RD”燈亮,“LERR”、“ERR”燈不亮。當發(fā)生網(wǎng)絡故障時,可以從主站QJ61BT11N前面板的LED指示燈對整個系統(tǒng)的通信狀況做一個大致的了解。
(1)若“ERR”燈常亮,說明整個CC-LINK網(wǎng)絡有錯誤。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,設置站號大于64等。若ERR燈閃爍,說明網(wǎng)絡中的某一站通信錯誤,一般是從站錯誤設置、編程出錯或從站未上電造成的,網(wǎng)絡中通信正常的從站,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,只需重新上電復位即可,也可能是未安裝終端電阻。
在立體倉庫系統(tǒng)中,采用CC-LINK總線技術實現(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,解決了PLC間傳統(tǒng)的傳遞信號需占用大量的I/O點,并且傳遞的數(shù)據(jù)量較少等問題。本系統(tǒng)中設計了合理的人機交互界面,整個系統(tǒng)能實現(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.應用CCLINK總線技術建立加工中心生產(chǎn)線的網(wǎng)絡管理[J].制造業(yè)信息化,2010(1):118-120.
[2]周慧芳.CCLINK現(xiàn)場總線技術在電廠除灰除渣控制系統(tǒng)中的應用[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)中的應用[J].裝備制造技術,2012(6):67-68.
[4]方清城,華路光,楊兆華.CC-Link通信總線網(wǎng)絡的研究[J].工業(yè)控制計算機,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