背景引言
隨著計算機信息網路技術的飛速發展 , 以PLC為核心的工業控制系統也向著大規模、網路化方向發展，與此相對應，工業控制網路產品也越來越豐富，可以構成各種檔次的網路系統, 以適用於各種層次的工業自動化網路的不同需求。其最具代表性的三種網路為:信息與管理層的乙太網(Ethernet)、管理與控制層的局域令牌網(ELSECNET/H)、CC-Link 開放式現場匯流排設備網 。
CC-Link 網路的特點及功能
CC-Link 網路的特點
多產品多廠家的通信系統CC-Link(Control &Communication Link ,控制與通信鏈路系統),是三菱電機新近推出的開放式現場匯流排，其數據容量大,通信速度多級可選擇 ,而且它是一個以設備層為主的網路，同時也可覆蓋較高層次的控制層和較低層次的感測層。一般情況下 ,CC-Link 整個一層網路可由 1 個主站和 64 個從站組成。網路中的主站由 PLC 擔當, 從站可以是遠程I/O模組 、特殊功能模組 、帶有 CPU 和 PLC 本地站、人機界面、變頻器及各種測量儀表 、閥門等現場儀表設備 。且可實現從 CC-Link 到 AS-I 匯流排的聯接。CC-Link 具有高速的數據傳輸速度, 最高可達 10 M b/ s 。 CC-Link 的底層通信協定遵循 RS 485 , 一般情況下, CC-Link 主要採用廣播-輪詢的方式進行通信 ,CC-Link 也支持主站與本地站 、智慧型設備站之間的瞬間通信 。2005年7月CC-Link被中國國家標準委員會批准為中國國家標準指導性技術檔案。
CC-Link 網路的功能
CC-Link 網路具有完善的 RAS(Reliability , Availability, Serviceability)功能。即自動返回、切斷從站、通過連結繼電器/暫存器的錯誤檢測功能 。
CC-Link 匯流排通信
CC-Link 的通信原理
CC-Link 的通信形式可分為 2 種方式:循環通訊和瞬時傳送。循環通訊意味著不停地進行數據交換 。除了循環通信, CC-Link 還提供主站 、本地站及智慧型裝置站之間傳遞信息的瞬時傳送功能。瞬時傳送需 要由專用指令FROM/ TO 來完成 ,瞬時傳送不會影響循環通信的時間。
主站與遠程設備站之間具有相應的通信關係 ,其通信關係如圖 2 所示 。主站與遠程設備站之間的通信原理如下 :
(1)PLC 系統電源接通時, PLC CPU 中的網路參數傳送到主站, CC-Link 系統自動啟動;
(2)遠程設備站的遠程輸入 RX 自動儲存在主站的“遠程輸入 RX”緩衝存儲器中 ;
(3)儲存在“遠程輸入 RX” 緩衝存儲器中的輸入狀態儲存到用自動刷新參數設定的 CPU 軟元件中 ;
(4)用自動刷新參數設定的 CPU 軟元件開/關數據存儲在“遠程輸出 RY”緩衝存儲器中 ;
(5)根據“遠程輸出 RY”緩衝存儲器中存儲的輸出狀態 ,遠程輸出 RY 自動設定為開/關(每次連結掃描的時候);
(6)用自動刷新參數設定的 CPU 軟元件的傳送數據存儲在“遠程暫存器 RWw”緩衝存儲器中;
圖2 主站與遠程設備站通信圖(7)存儲在“遠程暫存器 RWw”緩衝存儲器中的數據自動送到每個遠程設備站的遠程暫存器 RWw 中;(8)遠程設備站的遠程暫存器 RW r 的數據自動存儲在主站的“遠程暫存器 RWr”緩衝存儲器中;(9)存儲在“遠程暫存器 RWr” 緩衝存儲器中的遠程設備站的遠程暫存器 RW r 數據存儲在用自動刷新參數設定的 CPU 軟元件中 。
CC-Link 通信的初始化
CC-Link 通信的初始化實際上就是指 CC-Link 的網路參數設定 。網路參數指:站的信息和站號。通信的初始化對於啟動數據連結非常重要, CC-Link 通信初始化設定方法只要在三菱 GPPW 編程軟體的網路配置選單中設定相應的網路參數, 遠程 I/O 信號就可自動刷新到 CPU 記憶體 ,還能自動設定 CC-Link 遠程元件的初始參數。
CC-Link 網路控制系統的設計
網路控制系統的構成
圖3 網路控制系統原理圖圖 3 為爐窖網路控制系統原理圖 。控制系統設計4 條生產線 ,圖3 只給出爐窖網路控制系統中的 1 條生產線 ,其餘 3 條從站的配置是相同的。為了提高整個控制系統的安全性以及可靠性 , 系統採用了雙機冗餘措施。在雙主機系統中, 二者處於對等地位, 並且同時可以監測對方的運行情況以及網路的衝突偵聽 ,並相互間傳遞心跳信息 ,一旦發現對方系統出現故障或者連線的網路故障 ,監測方立即接管測控任務 ,從而保證了系統在任何時候系統主機的完整性和完好性,只要主機和網路安全, 控制系統便會安全 ,實時性便可得到保證 。
網路控制系統的功能
(1)整個網路監控系統採用 CC-Link 現場匯流排 ,可高速地將現場數據傳至主站進行管理。
(2)PC將操作指令通過從站 1CPU 傳送給受令執行單元執行操作 ,遠程執行單元將工作狀態通過從站 CPU 傳送給PC。PC將車間中所有控制的工作狀態(開、關、報警)信息顯示出來供操作人員監控。PC接到報警和停線信息立即列印故障信息並計時、統計停線時間, 並通過音效卡驅動音箱進行語音提示。
(3)主站和從站負責 CCLink網路的管理 ,以及將數據送到PC進行分析和將中控室發出的指令送至現場從站。
(4)為保證系統內大量的數據傳輸 ,每一條生產線的參數採集和控制由一台 CC-Link 從站完成。所有測控參數測量值通過 CC-Link 與從站通信。
結論
事實上，越來越多對CC-Link的套用已經證明， 利用 CC-Link 開發的網路控制系統具有實時性 、開放性、保護功能齊全、通信速率快、網路先進、布線方便等優點 ,有利於分散系統實現集中監控, 提高系統自動化水平 ,減輕工人勞動強度 ,減少事故率, 提高設備的使用壽命 ,節能降耗 ,提高效率,降低了成本 。
