CC-LINK

CC-LINK 南通纺织职业技术学院毕业() CC-LINK在MP601自动生产线上 的应用 王高伟 班 级 09电气一 专 业 电气自动化 教 学 系 机电系 指导老师 陈伟卓 完成时间2011年10月10日至2011年12月1日 1 目录 2 摘要 MPS(Modular Production System)是模块化生产系统的简称。本课题设计的MPS系统由上料检测、搬运、加工、安装、安装搬运、分类存储等六个模块工作站组成。每个模块工作站均设置有PLC 控制器对各模块工作站进行独立控制。MPS 系统各模块工作站之间的通讯建立了CC‐LINK 现场总线通讯网络，大大提高了系统可靠性和可维护性。 CC‐LINK(Control and Communication Link)是控制与通信链路系统的简称，是目前在自动化领域中应用最为广泛的现场总线通讯技术之一。本课题通过CC‐LINK 现场总线技术将自动化生产线上各独立的模块链接起来以实现对生产线的高效、高速、高柔性化的分散控制。 文中分析了MPS 的系统总体设计、气动回路设计、PLC 控制程序设计、系统组态监控以及CC‐LINK 通讯程序设计，详细阐述了CC‐LINK 现场总线控制技术在自动化生产线上的应用研究。 关键词:PLC;现场总线;MPS;组态技术 3 1 引言 KNT-M601 MPS模块化生产制造系统该系统由供料传输单元、搬运单元、加工单元、装配搬运单元、装配单元、分拣单元等组成，综合运用了PLC控制 、气动驱动技术，多种传感器，构成一个典型的自动生产线的机械平台。利用KNT-M601 MPS模块化生产制造系统，可以模拟一个与实际生产情况十分接近的控制过程，从而加强实际应用。系统的控制方式采用每一工作单元由一台PLC中的cc-link现场总线承担其控制任务，各PLC之间通过CC‐LINK串行通讯实现互连的分布式控制方式。CC‐LINK现场总线是应用在生产现场，在测量控制设备之间实现双向、串行和多点数字通信的系统，也称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。它在制造业、流程工业、交通、楼宇等方面的自动化系统中具有广泛的应用前景。所以，本设计综合应用了多种技术知识，如气动控制技术、机械技术(机械传动、机械连接等)、传感器应用技术、CC‐LINK控制和组网、步进电机位置控制和变频器技术等。 4 2 MPS模块化生产制造系统概述 MPS系统是模块化生产系统的简称，整个MPS系统由上料检测、上料搬运、加工处理、工件装配、存储搬运、分类存储等六个模块工作站组成，其中每个模块工作站均采用独立的PLC控制，其控制器主单元型号为:FX3U‐32MR，分类存储站由于要控制步进电机，选用FX3U‐32MT。通过CC‐LINK现场总线系统的主站模块，将第一个工作站模块即上料检测设置为主站单元。通过CC‐LINK场总线系统的从站模块，将其余五个模块工作站设置为从站单元。主站单元采用FX2N‐16CC‐M主站模块，从站单元采用FX2N‐32CCL接口模块，构成CC‐LINK现场总线控制与通信链路系统。并通过此CC‐LINK系统方案的硬件及软件设置将MPS各模块工作站链接起来，以实现对MPS系统的高速的数据传输和数据处理控制。MPS系统的总体架构及以FX2N‐16CC‐M主站模块系统结构图如图2.1和图2.2所示。 图3.1 以Fx2N-16CCL-M 为主站模块构成的CC-LINK 系统 图2.1 MPS 系统的总体架构框图 5 CC-Link 主站模块 FX-2N-16CCL-M 其他厂商产品 远程I/O 站 FX3UPLC 远程I/O 站 远程设备站 远程设备站 FX3UPLC CC-Link接口模块 FX2N-32CCL 图2.2 以Fx2N-16CCL-M 为主站模块构成的CC-LINK 系统 2,1 MPS系统功能: 其中上料检测站(主站)完成对无序存储在转动料斗中的工件进行分离传送，并通过漫反射式光电传感器区分工件的颜色属性(白色工件、黑色工件)。当上料检测站完成上料检测功能后，通过CC‐LINK总线通讯系统向上料搬运站(从站1)发出搬运指令，上料搬运站将主站中的工件搬运至加工处理站(从站2)。加工处理站根据主站传输过来的工件材料属性数据选择合适的加工程序对工件进行加工处理。当加工工作站完成加工功能后，并向主站发送加工完成信息，主站将命令存储搬运站(从站3)将加工处理站的工件搬运至工件装配站进行装配处理。装配处理完成后，装配站(从站4)向主站发送装配完成信息，由主站再命令存储搬运站将装配后的工件从工件装配站传送到到分类存储站(从站5)进行分类存储。此时整个模块化生产系统的生产功能任务完成。 整个MPS系统中的信息流分为数据流和逻辑流。其中数据流用来传输工件的材料属性信息，加工处理站将根据材料属性信息选择不同的加工程序和工艺，而 6 分类存储站则根据材料属性信息选择不同的存储工位。逻辑流信号则是用来传输工作站与工作站之间的协同信息，各从站要将本站功能完成状态信号和本站功能准备好状态信号传送到主站，再由主站根据各从站的状态信号来控制和命令各从站实现启动和停止，从而实现整个MPS系统的加工和存储功能。图2. 3为MPS系统物流功能流程图。 图2.2 MPS系统物流功能流程图 2.2 MPS构成和基本要求 (1)、供料检测单元的基本功能:供料检测单元的主要作用是提供毛坯件。在管状料仓中可存放多个毛坯件。供料过程中，推料气缸从料仓中将毛坯件逐一推出至传输带的起始端，对工件进行属性区分并记录，传输带启动将工件移动至传输带末端停止。 (2)、搬运单元(机械手单元)的基本功能:在气动搬运单元，摆臂气缸伸出到检测单元 一侧，气抓伸出并下降到工件位置并抓起，然后上升并缩回气爪，转动180?后将工件搬运到加工单元第一个工位处。 (3)、加工单元的基本功能:上单元之合格工件通过滑道进入四工位转台机构;分别设置为一号待料工位、二号钻孔工位、三号深度检测工位、四号卸料工位，分别间隔90?转角。当检测分拣单元的工件通过滑道落入待料工位后，转台机构逐次旋转90?，钻孔机构模拟钻孔，深度检测机构检测孔深。当工件转至第四工位时通知下一单元的机械手实施卸料工作。 (4)、装配搬运单元的基本功能:首先判断加工零件的合格与否，将不合工件从卸料工位直接提取到废料槽;而将合格的加工工件则输送至装配单元，当装配完成后再将装配好的总成送到分拣单元。 (5)、装配搬运单元的基本功能:首先载有工件的装配平台旋转90度后，定位气缸推出并使工件贴紧装配件料仓，推料缸将圆柱销推出装配到工件的柱型孔中，装配平台恢复到平行状态，完成装配过程 7 (6) 、分拣单元的基本功能:进入分拣单元的加工工件被分别放置在二根不同的滑槽上。当加工好的工件被送到检测机构上来，直流电机带动皮带转动通过分拣机构判断高低、黑白件，导向气缸根据记录的工件属性分别动作，完成分拣入槽。 2.3 控制要求 采用CC-Link现场总线实现供料、搬运、加工、装配搬运、分拣的控制，包括一个主站和五个从站，从而达到自动生产线的群控。主站采用PLC和CC-Link网络主站接口模块，实现自动生产线群控的协调控制，以及向从站发送命令并接收从站发送来的命令等;从站采用FX系列PLC和CC-Link网络子站接口模块，实现单独单元运行的控制，以及向主站发送信息并接收从主站发送来的命令等。 8 3 CC-LINK 的硬件系统配置 CC-LINK 系统是通过使用专用的电缆将分散的I/O 模块，特殊高功能模块等 的CPU 来控制这些相应模块的系统。CC-LINK 系统通过每连接起来，并通过PLC 个模块分散到类似传送生产线和机械等设备中去，能够实现整个系统的省配线。通过使用处理类似I/0 或者数字数据的ON/OFF 数据的模块，能够实现简单的高速通信。同时CC-LINK 系统可以和其他三商的各种不同的设备进行连接，使得系统更具灵活性。 3.1 FX2N-16CCL-M介绍 CC-LINK 系统主站模块FX2N-16CCL-M 是特殊扩展模块，占8 个输入/输出点，它将FX 系列PLC 分配作为CC-L1NK 系统中的主站。远程I/0 站和远程设备站可以与主站连接。通过使用CC-LINK 接口模块FX2N-32CCL，两个或两个以上的PLC 可以作为远程设各站进行连接，形成一个简单的分散控制系统DCS。 主站是控制数据链接系统的站;每个远程I/O 站仅能处理32 位信息远程站;每个远程设备站至少能处理32 位信息和4 个字信息，具体处理信息量的大小取决于每个远程设备站的站数量设定开关位置。接口模块FX2N‐32CCL 是用于将FX系列PLC 作为远程设备站连接到CC‐LINK 中。接口模块FX2N‐32CCL 作为特殊模块占用PLC 中的8 个I/O 点。每站的远程I/O 点为32 个输入点和32 个输出点。但是，最终站的高16 位点作为系统区由CC‐LINK 系统专用占用，不可作为通讯位使用。每站的远程寄存器数目为4 个RWw 写寄存器(用于传送)和4 个RWr 读寄存器(用于接收)。于站的数目可以在1‐4 之间选择，所以可以根据各远程设备站的控制规模构造相应的系统。但是，当一个FX 系列的PLC 作为主站使用的时候，最多可以连接7 个远程I/O站和8 个远程设备站。且连接时，须满足表3.1 的条件。 1)远程I/O 站的连接(最多7 个站) 表3.1 FX 系列PLC 作为主站时的CC-LINK 的系统结构 PLC 的I/O 点数(包括空的数量和扩展 a 点 I/O 的点数) FX2N‐16CCL‐M 占用的点数 8点 其他特殊扩展PLC 所占用的总点数 b点 32×远程I/O 站的数量 c点 9 a+b+c+8 以上占用点数 总计要求 ?256 2)远程设备站的连接(最多8 个站) 远程设备站占用1 1 个站×A 站 个站时的数量 模块数 远程设备站占用2 2 个站×B 站 个站时的数量 模块数 远程设备站占用3 3 个站×C 站 个站时的数量 模块数 远程设备站占用4 4 个站×D 站 个站时的数量 模块数 连接站数总和要A+B+C+D?8 站 求 远程I/O站和远程设备站可以与主站连接(FX系列PLC)。 3)与远程I/O站的通信 用远程输入(RX)和远程输出(RY)进行通信来实现开关的ON/OFF状态和指示灯的ON/OFF状态。 远程输入(RX)和远程输出(RY)被分配到FX2N-16CCL-M中的缓冲存储器(BFM),如图3-1所示 主站 FX2N-16CC-M FX3U PLC FRO连 M 接 内部寄存远程输入 远程输入 指令 扫器 RX(BFM) RX(BFM) 描 TO 连 指令 接内部寄存远程输入 远程输入 扫器 RY(BFM) RY(BFM) 描 图 3-1主站与远程I/O站的通信 4)与远程设备站的通信 握手信号是使用远程输入(RX)和远程输出(RY)来与远程设备站进行通信 10 的。 设定的数据和其他数据与远程设备站之间的通信是通过使用远程寄存器(RWw和RWr)实现的。 远程输入(RX),远程输出(RY)和远程寄存器(RWw和RWr)被分配到FX2N-16CCL-M中的缓冲存储器(BFM),如图3-2所示。 PLC 主站单元 远程站 自动刷新 连接扫描 X 远程输入 远程输入 (RX) (RX) 自动刷新 连接扫描 远程输出 Y 远程输出 (RY) (RY) 自动刷新 连接扫描 远程寄存远程寄存 D 器RWw 器RWw (RWw) (RWw) 远程寄存远程寄存自动刷新 连接扫描 D 器RWr 器RWr (RWr) (RWr) 图 3-2 主站与远程设备站的通信 5)预防系统故障 由于系统采用的是总线，因此，即使由于电源断开等原因使得一远程站出现故障，也不会影响和其他功能站之间的通信。 6)后备站功能 通过将一个实际上没有连接(今后打算要进行连接的)的站设定为后背站，这个站就不会被视为一个出故障的站来处理。 7)出错站功能 由于电源断开等原因使得一个站不能执行数据连接时，在主站中可以通过将其作为一个“数据连接出错站”来处理，即把这个站排除在外。 8)参数记录到EEPROM中 通过预先将参数记录到EEPROM中，使得每次启动主站时不需要每次都进行参数设定。即使模块电源断电，数据也会一直保存。 11 9)主站站号、站数和传输速度介绍 置主站站号与传送速率:是在FX2N-16CCL-M 模块上设置的如图3-3所示，图中主站站号设为0，传送速率设为0，即156Kbit/s在线。 STATION NO. X10 站号设定开关 X10 0(×10) 0(×1) 确定主站设置为00 X1 模式设定开关 MODE 0在线 传输速度设定开关 B RATE 0(156kps) 图3-3主站站号与传送速率设置 X10、X1是主站站号设定开关，主站站号设置为00，这是FX2N-16CC-M专用的站号，如果设置为“65”或者更大的数值，“SW”和“L ERR”指示灯就会变成ON。MODE是模式设定开关，“0”是表示在线，建立连接到数据链接，“2”表示离线，设置数据链接已断开。B RATE 是传输速度设定，“0”是156kbps、1“1”是625kbps、“2”是2.5Mbps、“3”是5Mbps、“4”是10Mbps，“5、6、7、8、9”是设定出错。 10)主站、本地站的通信系统 主站、本地站的通信系统接线端子排连接方法如图3-5所示， 主站 本地模块 DA DA DB DB 终端电阻 DG DG 12 SLD SLD CC-Link专用电缆 FG FG 图3-5 模块接线端子 连接电缆是可以不考虑站序号。而终端电阻已经在两端出的模块终端DA和DB之间连接，在CC-LINK系统中，终端电阻的阻值应该随着使用的电缆不同而做相应的调整。 3.3 FX2N-32CCL 模块 CC-Link接口模块FX2N-32CCL是用来将连接PLC连接到和CC-Link的接口模块。使用FROM/TO指令对缓冲存储器来进行读写的。采用屏蔽双绞屏蔽电缆来连接的。 1)I/O点数 占用FX-PLC中8个I/O点数(包括输入和输出)，但由PLC提供的 5V直流情况下，FX2N-32CCL在5V直流情况下，其他的电流消耗为130mA。 确保在5V直流情况下，包括其他特殊部分块在内的，总电流消耗不要会 超过规定指标。 2)站号和站数如图3-6所示 STATION NO. OCCUPY X10 STATION 10’S位 1’S个位 图3-6 站号和站数示意图 站号站数是由旋转开关设置，站号可在1至64之间设置，可以同时使用1至4个 FN2X-32CCL 单元，0、65至99为错误设置。站数是数字0-3分别表示站数1-4， “0”表示1个站、“1”表示2个站、“2”表示3个站、“3”表示4个站，4至9不 存在，远程软元件数由站数决定。 13 3) 传输传送的速度(波特率)与距离 FX2N-32CCL传输传送速度有156kps，625kps，2.5Mbps，5Mbps，10Mbps(由旋转开关设置)如图3-3-3所示 0:156kps 1:635kps B RATE 2:2.5Mbps 3:5Mbps 4:10Mbps 5至9:错误设置 图 3-3-3 速度示意图 传输传送距离取决于传送距离 1)主站/本地站与相邻站的电缆长度应等于或大于2m，与传送速度无关 2)当传送速度为Mbps，10Mbps时，最大传送距离取决于远程I/O站和远程设备站之间的距离。 3.4 CC-LINK 的通讯原理 CC‐LINK提供循环传输和瞬时传输2种通信方式。一般情况下，CC‐LINK主要采用广播——轮询(循环传输)的方式进行通讯。具体的方式是:主站将刷新数据(RY/RWw)发送到所有从站，与此同时轮询从站l;从站1对主站的轮询做出响应 (RX/RWr)，同时将该响应告知其它从站;然后主站轮询从站2(此时并不发送刷新数据)，从站2给出响应，并将该响应告知其它从站;依此类推，循环往复。广播一轮询时的数据传输帧格式数据传输率非常高。除了广播一轮询方式以外，CC‐LINK也支持主站与本地站、智能设备站之间的瞬时通讯。从主站向从站的瞬时通讯量为150字节/数据包，由从站向主站的瞬时通讯量为34字节/数据包。所以，瞬时传输不会对广播轮询的循环扫描时间造成影响。 3.5缓冲存贮器、E2PROM 以及内部存贮器之间的关系 缓冲存贮器是一个临时的存贮空间。为了暂时的存放将要写到E2PROM或者是内部存贮器的一些参数信息。当主模块的电源关闭时，那些在缓冲存贮器中的参数信息就会被擦除。 E2PROM仅仅只有当由E2PROM参数(BFM#AH b8)发出的启动数据链接的写请求被设置为ON状态时，数据链接才能够被启动。这样就可以取消在每一次主站 14 启动的时候都往缓冲存贮器里面写入一些参数的必要了。但是，对于写入到E2PROM (BFM#AHb10)的参数写请求，参数需要被记为高级模式来放入E2PROM中。E2PROM即使当主模块的电源关闭，存贮在E2PROM中的参数信息还是会被保存的。CC‐LINK系统规定记录到E2PROM中的次数限制为10000次。 内部存贮器数据链接就是通过使用存贮在内部存贮器中的参数信息来执行的。当主模块的电源关闭时，参数信息就会被擦除。图4.1清晰地显示了PLC通过程序进行主站参数设定的流程。 图4.1 PLC与主站参数设定流程 由于CC-LINK系统规定记录到E2PROM中的次数限制为10000次。所以，一般在进行系统调试(启动)的时候使用“通过存储器参数的数据链接”，在调试完成之后的运行使用“通过E2PROM参数的数据链接”。 4 MPS 系统中CC-LINK 的应用 15 4.1MPS 系统中CC-LINK 的硬件配置 根据 MPS 系统的工作站组成和生产功能任务，采用CC‐LINK 现场总线技术实现整个系统的程序控制和通讯链路。主站(上料搬运)的配置是:PLC 基本单元采用FX2N‐48MR，CC‐LINK 主站模块采用FX2N‐16CCL‐M;从站(搬运、加工、安装、安装搬运、分类存储)的配置是:PLC 基本单元与主站相同采用:FX2N48MR，各站的CC‐LINK 从站模块采用FX2N‐32CCL。主站与五个从站之间采用FANC‐SB 0.5mm2 *3 CC‐LINK 专用双绞电缆进行串联连接(注意:如采用其他型号的电缆进行连接将不能保证通讯数据的正常传输)。且在主站(上料检测站)和从站(分类存储站)要加入两个终端电阻(110Ω)，用与屏蔽通讯中的干扰信号。 在完成系统的硬件配置与组态后，再对主站和从站模块的开关进行设定，包括:站号设定、站数设定、传输速度设定、条件设定。 主站(上料检测)模块设定如:站号设定开关为00(主站专用);模式设定开关为0(在线模式);传输速度设定为2(2.4Mbps);条件设定为:全OFF(系统默认设置)。 从站1(搬运)模块设定如:站号设定开关为01(1 号站);站数设定为0 (占用1 个站);传输速度设定为2(2.4Mbps)。 从站2(加工)模块设定如:站号设定开关为02(2 号站);站数设定为0(占用1 个站);传输速度设定为2(2.4Mbps)。 从站3(安装)模块设定如:站号设定开关为03(3 号站);站数设定为0 (占用1 个站);传输速度设定2(2.4Mbps)。 从站4(安装搬运)模块设定如:站号设定开关为04(4 号站);站数设定为0(占用1个站);传输速度设定为2(2.4Mbps)。 从站5(分类存储)模块设定如:站号设定开关为05(5 号站);站数设定为0 (占用1个站);传输速度设定为2(2.4Mbps)。 以上为CC‐LINK 的硬件配置及主从站模块的开关设定。在硬件连接设置无误，且开关设定正确的情况下，就可开始进行通信初始化设置。 4.2 MPS 系统中CC-LINK 主/从站模块的配线 MPS 系统中CC‐LINK 主/从站模块的配线设计包括主站模Fx2N‐16CCL‐M 和接口模块FX2N‐32CCL 的电源配线，以及使用CC‐LINK 专用电缆的通讯配线。主站模块Fx2N‐16CCL‐M 需要由24VDC 提供电源，由PLC 主单元的直流24V 电源供 16 给，或者使用外部稳压电源供电。图3.2 所示为主站模块FX2N‐16CCL‐M 的电源配线设计。 24+ com 24+ FX3U-32MR 24- FX2N-16CCL- M 扩展电缆 可使用外部 24VDC供电 图3.2 主站模块取2N 一16CCL-M 的电源配线 从站接口模块 FX2N‐32CCL 的电源配线设计，如图3.3 所示。 24+ com 24+ FX3U-32MR 24- FX2N-32CCL 扩展电缆 可使用外部 24VDC供电 图3.3 从站接口模块FX2N‐32CCL 的电源配线 MPS 系统使用CC‐LINK 专用电缆FANC‐SB 0.5mm2 * 3 电缆进行通讯连接配线设计。首先，将主站0 中的DA 和DB 端子接上终端电阻(110Ω，1/2W)，再将主站0 中的DA 端子接专用电缆蓝色线、DB 端子接专用电缆白色线、DG 端子接专用电缆黄色线，SLD 端子接专用电缆屏蔽线，FG 端子采用三级接地(接地电阻小于100Ω)系统连接主站0。其次，分别连接从站1、从站2、从站3、从站4、从站5 的接线端子，连接方式同主站0。但从站5 做CC‐LINK 中的最后一站，就在 17 其DA 和DB 端子接上终端电阻(110Ω，1/2W)。图3.4 所示为CC‐LINK 专用电FANC‐SB 0(5 mm2 *3 电缆的横截面示意图，此电缆特性如:类型为双绞屏蔽电缆;导体横截面积为0.5mm2;导体体电阻在20oC 是小于37.8Ω/km;静电容量在1kHz 时小于60nF/km;最高耐电压为500VDC。 图3.4 FANC-SB 0.5mm2 * 3电缆的横截面示意图 供料单元主站与从站之间的通信系统 主站、从站的通信系统接线端子排连接方法如图3.5所示， 供料单元 搬运单元 加工单元 装配单元 装配搬运单元 分拣单元 CC-Link专用电缆 用双绞屏蔽电缆将各站的DA与DA端子，DB与DB端子，DG与DG端子连接。由于FX2N-32CCL拥有两个DA端子和两个DB端子，方便连接下一个站。将每个站的SLD端子与双绞屏蔽电缆的屏蔽层相连，每个站的FG端子都采用三级接地的方式进行连接，各站的连线方式与站号没有关系。当FX2N-32CCL作为最终站时，在DA和DB端子间接上一个终端电阻。终端电阻在FN2N-32CCL的内部设置。 4 MPS 系统中的通讯程序设计 18 4.1 MPS 系统中CC-LINK 通讯参数的设定 CC-LINK主/从站模块通信初始化设置的基本方法是通过编程来设置通信初始化参数。编制通信初始化程序的流程，如图4.1所示。 参数设定 刷新指令 通过缓冲存储器参数启动数据链 接 参数寄存到EEPROM 刷新指令 通过EEPROM参数启动数据链接 图4.1 通信初始化程序设计流程 首先在参数设定部分，将整个MPS系统连接的接口模块数、重试次数、自动返回模块数以及当CPU瘫痪时的运行规定(停止)以及各站的信息写入到存储器相应的地址中。在执行刷新指令之后缓冲存储器内的参数送入内部寄存区，从而启动数据链接。如果缓冲存储器内参数能正常启动数据链接，这说明通信参数设置无误，这时就可通过寄存指令将参数寄存到E2PROM。这是因为一旦断电内部寄存区的参数是不会保存的，而E2PROM中的参数即使断电仍然保存。同时通信参数必须一次性地写入E2PROM，即仅在初始化时才予以执行。此后CPU运行就通过将E2PROM内的参数送入内部寄存区去启动数据链接。值得注意的是，如果通信参数设置有误(如参数与系统所采用的硬件不一致，或参数与硬件上的设置不一致)，数据链接将无法正常启动，但通常并不显示何处出错，要纠正只有靠细心而又耐心地检查，别无它法。反过来，如果通信参数设置正确而硬件上的设置有错，CC-LINK通信控制组件会提供出错信息，一般可通过编程软件包的诊断功能发现错误的类型和错误步数。 MPS系统通讯参数设定 MPS系统中主站需要设置的参数设定如表4.1所示。 表4. MPS系统中主站参数设定项 设置项目 描述 BFM# Hex 19 已连接的设置连接到主站的远程单元模块数目(包括预留单元)。 1H 模块数 默认值:8 个 设置范围:1 到15 个 重试次数 设置通信出错时进行重新连接的次数。 2H 默认值:3 次 设置范围:1 到7 次 自动恢复设置在一次链接扫描中能够被恢复的远程单元数目。 3H 的模块数 默认值:1 块 设置范围:1 到10 块 CPU出错时指定主站 PLC 的CPU 出错时数据链接的状态。 6H 的指定操默值:0(停止) 作 设置范围:0(停止)，1(保持) 预留站点指定预留站点。 10H 的指定 默认值:0(未设置) 设置范围:设置站点号对应位为 ON 无效站点指定无效站点。 14H 的指定 站点信息 设置已连接的远程站点的类型。 20H(第 默认值:20H(远程I/O 站，占用了一个站，站号1)到2EH 一个站)到 (远程I/O 站，占用一个站，站号15) 2EH(第 设置范围:如下所示 十五个站 MPS系统通讯参数设定程序 使用梯形图语言编写的MPS系统的参数设定程序包括以下5个部分: 20 (1)参数设定部分程序:接口模块数设定为5，5个接口模块分别连接从站1—5;重试次数设定为7次;自动返回模块数设定为5，即5个从站;CPU出错时的指定操作。参考程序段l所示。 (2)设置站点信息程序:5个从站的类型均属于远程设备站设定为1;各从站均占用的1个站，故占用站数目均设定为1;站号设定依次为，从站1设定为01，从站2设定为02，从站3设定为03，从站4设定为04，从站5设定为05。参考程序段所示。 (3)通过缓冲存贮器启动参数数据链接的程序。参考程序段2所示。 (4)将参数写入E2PROM的程序。参考程序段3所示。 (5)通过E2PROM启动的参数数据链接的程序。参考程序段4所示。 以下程序详解了MPS系统中参数设定程序。 程序段1:参数设定部分程序及站点信息设定 本段程序是设置模块数和指定站点，指令中K5是已连接的5个模块，K3是重试的次数(3次)，K1是自动回复的模块数(1次)，D3是CPU错误时停止连接。D4/D5分别是预留站点和无效站点的指定。 21 程序段2:通过缓冲存贮器启动参数数据链接 本段程序是通过缓冲存贮器参数的数据连接，M3是缓冲区启动链接，M26是启动链接正常，M46是通过缓冲区参数启动连链接，使用SET/RST指令来实现。M27是通过缓冲存贮器参数启动的数据链接启动异常结束。 程序段3:参数写入E2PROM的程序 此段程序是把参数写入EEPROM中，M30是参数写到EEPROM正常结束，M31是参数写入EEPROM异常结束。 22 4.4 主从站的缓冲存储器地址分配 数据通讯 FX2N-32CCL接口模块通过由16位RAM存储支持的内置存储器(BFM)在FX PLC与 CC-LINK系统的主站之间传送数据。缓冲存储器由写专用存储器和读专用存储器组成。 至31被分别分配给每一种缓冲存储器。 编号0 通过TO指令，FX PLC可将数据从FX PLC写入写专用存储器，将数据然后传送给主 站。通过FROM指令，FX PLC可以从读专用存储器中将读出由主站传来数据 读到FX PLC。数据流程图，如图4.3所示。 图4.3 通讯数据流程图 读专用BFM:主站写进来的数据以及FX2N-32CCL的系统信息被保存在读专用缓冲寄存器。FX PLC可以通过用FROM指令从FX PLC读取缓冲存储器中的信息。其中BFM#O-#7对应远程输出RY00-RY7F，BFM#8-#23对应远程寄存器RWw0-RWwF。 16个远程输出点RYF-RY0被分配给由16位组成的每个缓冲存储器的b0-b15位。每位指示的ON/OFF状态信息表示主单元写给FX2N-32CCL的远程输出内容。FX2N-PLC通过FROM指令将这些信息读进PLC的位或字软件元件。在FX2N-32CCL中，远程输出的点数范围(RY00/RY7F)取决于选择的站数(1-4)。但最终站的高16点作为系统区由CC-LINK系统专用，不能作为用户区使用。 16个远程缓冲寄存器RWw0-RWwF指向分配了一个编号为RWw0-RWwF远程寄存 器。远程缓冲寄存器中存储的数据是主单元写给FX2N-32CCL有关远程寄存器的内容。FX2N PLC再通过FROM指令将这些数据读进PLC的位或字软元件。在FX2N-32CCL中，远程寄存器的点数(RWw0-RWwF)取决于选择的站数(1-4)。详细的读专用BFM编号表，如表4.2所示。 23 BFM编号 说明 BFM编号 说明 #0 远程输出RY00-RY0F(设定站) #16 远程寄存器RWw8(设定站+2) #1 远程输出RY10-RY1F(设定站) #17 远程寄存器RWw9(设定站+2) #2 远程输出RY20-RY2F(设定站+1) #18 远程寄存器RWwA(设定站+2) #3 远程输出RY30-RY3F(设定站+1) #19 远程寄存器RWwB(设定站+2) #4 远程输出RY40-RY4F(设定站+2) #20 远程寄存器RWwC(设定站+2) #5 远程输出RY50-RY5F(设定站+2) #21 远程寄存器RWwD(设定站+3) #6 远程输出RY60-RY6F(设定站+3) #22 远程寄存器RWwE(设定站+3) #7 远程输出RY70-RY7F(设定站+3) #23 远程寄存器RWwF(设定站+3) #8 远程寄存器RWw0(设定站) #24 波特率设定值 #9 远程寄存器RWw1(设定站) #25 通讯状态 #10 远程寄存器RWw2(设定站) #26 CC-Link模块代码 #11 远程寄存器RWw3(设定站) #27 本站的编号 #12 远程寄存器RWw4(设定站+1) #28 占用站数 #13 远程寄存器RWw5(设定站+1) #29 出错代码 #14 远程寄存器RWw6(设定站+1) #30 FX系列模块代码(K7040) #15 远程寄存器RWw7(设定站+1) #31 保留 写专用BFM:FX PLC写给主站的数据被保存在写专用缓冲寄存器中。FX PLC通过TO指令将PLC中位和数据(字)软元件的内容写入。其中BFM#0-#7对应远程输出RX00-RX7F，BFM#8-#23对应远程寄存器RWr0-RWrF。 16个远程输入点RXF-RX0被分配给由16位组成的每个缓冲存储器的b0-b15位。要从FX PLC写到主单元的数据首先传到这些缓冲存储器中。FX2N通过指令将PLC中的位或字软件的内容写入。在FX2N-32CCL中，远程输入的点数范围(RX00-RX7F)取决于选择的站数(1-4)。但最终站的高16点作为系统区由CC-LINK系统专用，不能作为用户区使用。 16个远程缓冲寄存器RWr0-RWrF指向分配了一个编号为RWr0-RWrF远程寄存器。从FX PLC要写到主单元的信息首先要从FX PLC传到这些缓冲寄存器中。FX2N PLC再通过TO指令将PLC中位和字软件元件的内容写入。在FX2N-32CCL中，远程寄存器的点数(RWr0-RWrF)取决于选择的站数(1-4)。详细的写读专用BFM编号表4.3所示。 表4.3 写读专用BHM编号表 BFM编号 说明 BFM编号 说明 #0 远程输出RY00-RY0F(设定站) #16 远程寄存器RWr8(设定站+2) 24 #1 远程输出RY10-RY1F(设定站) #17 远程寄存器RWr9(设定站+2) #2 远程输出RY20-RY2F(设定站+1) #18 远程寄存器RWrA(设定站+2) #3 远程输出RY30-RY3F(设定站+1) #19 远程寄存器RWrB(设定站+2) #4 远程输出RY40-RY4F(设定站+2) #20 远程寄存器RWrC(设定站+2) #5 远程输出RY50-RY5F(设定站+2) #21 远程寄存器RWrD(设定站+3) #6 远程输出RY60-RY6F(设定站+3) #22 远程寄存器RWrE(设定站+3) #7 远程输出RY70-RY7F(设定站+3) #23 远程寄存器RWrF(设定站+3) #8 远程寄存器RWr0(设定站) #24 未定义 #9 远程寄存器RWr1(设定站) #25 未定义 #10 远程寄存器RWr2(设定站) #26 未定义 #11 远程寄存器RWr3(设定站) #27 未定义 #12 远程寄存器RWr4(设定站+1) #28 未定义 #13 远程寄存器RWr5(设定站+1) #29 未定义 #14 远程寄存器RWr6(设定站+1) #30 未定义 #15 远程寄存器RWr7(设定站+1) #31 保留 MPS 系统通讯数据传输 系统中的通讯数据分为两类:逻辑信号流、数据信号流。远程输入RX，远程 输出RY被称为逻辑信号流，用于传输位数据。主站0与从站1、从站2、从站3、从 站4和从站5之间的远程输入RX、远程输出RY、远程寄存器RWw、远程寄存器RWr 的通讯数据流，如图4.4所示。 从站 PLC 主站 FX2N-32CCL FX3U-32MR FX2N-16CCL-M SET M( ) 刷新指令 SET M( ) 通过EEPROM 参数启动数据 连接扫描 连接 FROM 远程输入(RX) 远程输入(RX) 连接扫描 TO 远程输出(RY) 远程输出(RY) 连接扫描 TO 远程寄存器远程寄存器连接扫描 (RWw) (RWw) FROM 远程寄存器远程寄存器 (RWr) (RWr) 图4.4 主站O与从站1/2/3/4/5之间的通讯数据传输 主站与从站之间的数据流是通过FRON/TO指令进行传送。远程设备站的远程 25 输入(RX)会自动保存到主站中的缓冲存储器的“远程输入(RX)”中去。通过使用FROM指令来接收保存在缓冲存储器“远程输入(RX)”中的输入态。通过TO指令将从远程设备站输出到缓冲存储器“远程输出(RY)”的ON/OFF信息进行写入。远程输出(RY)会根据被保存在缓冲存储器“远程输出(RY)”中的输出状态来自动设定ON/OFF。PLC通过使用TO指令将传送的数据写到缓冲存储器“远程寄存器”中去。保存在缓冲存储器的“远程寄存器(RWw)”中的数据会自动被传送给远程设备站中的远程寄存器(RWw)中去。远程设备站中远程寄存器(RWr)的数据会自动被保存到主站的缓冲存储器“远程寄存器(RWr)”去。PLC通过使用FROM指令来接收远程设备站中远程寄存器(RWr)中的数据，这些数据是保存在缓冲存储器“远程寄存器(RWr)”中的。 26 5 主站(供料单元)与从站之间的通讯 5.1正常运行状态模式 主站及从站通讯程序编制完成后，首先接通所有远程设备站(从站l‐5)的电源，再接通主站0的电源，然后调整主/从站的PLC工作模式至运行(RUN)状态。此时可通过主站(FX2N‐16CCL‐M)及远程设备站(FX2N‐32CCL)的LED指示灯，观测主站与远程设备站的数据链接是否正常进行。主站的通讯状态如图5.1所示;远程设备站的通讯状态如图5.2所示。 图5.1 主站通讯状态正常指示 如图所示，指示灯RUN亮是表示模块正常运行状态，MST是代表模块被设置为主模块，LRUN代表亮是代表数据链接正常运行，SD亮代表数据正在传送，RD亮是 27 代表数据正在接受。 图5.2 远程设备站通讯状态正常指示 如图所示，POWER的5V电压由PLC提供，LRUN亮表示数据链接正常进行，RD是数据正常接受，SD是数据正在传送。 5.2 供料单元与其他从站之间的通讯 28 如图说是 供料单元及与搬运(机械手单元)之间的通讯与功能程序如图4.5所示 29 图4.5供料单元及与搬运(机械手单元)之间的通讯 如图所示，在自动运行状态下，机械手通过FROM指令对供料单元发出请求上料信号，通过FROM把请求上料信号K4M120读到特殊寄存器H0E1特殊寄存器中去。当供料完成，通过TO指令把供料完成信号K4M220写到寄存器H161中去，供料完成结束后下一个加工单元开始执行，通过FROM指令供料完成信号K4M1120读到寄存器H0E2中去。加工单元开始上料，通过TO指令把加工可以上料信号K41240写到寄存器H162中去。 如图所示是搬运单元接收信号程序，搬运单元接收请求上料信号K4M204,并把信号写到H1寄存器中。装配站上料完成信号完成信号K4M220写到寄存器H2中去，分拣单元上料完成信号K4M260写到寄存器H3中去，并通过FROM指令把信号读到寄存器中。 30 总结与展望 通过近一个多月的图书馆、上网等认真查阅、分析资料，认真设计、调试与总结，完成了本论文的设计任务与研究工作。通过本次毕业论文，使我的专业知识得到了总结与提高，同时使我对组态、编程、自动化控制、CC‐LINK 通讯及绘图等的应用有了更深的理解与体会，获益匪浅。 本文通过对CC‐LINK 现场总线技术在MPS 模块化生产系统的研究，来探讨以FX3U‐32MR 的PLC 控制技术为基础的CC‐LINK 现场总线控制技术在自动化生产线上的应用研究。MPS 系统由6 个工作站组成模块化生产系统，6 个站按硬件划分既相互独立又相互联系。使用PLC 对6 个模块分别编写通讯程序和功能程序可以实现自动化生产线各单元之间的通讯及单元生产任务的控制,从而实现自动化生产线上各工作站单元之间的协调工作，并且可以配合上位机进行工作，达到整个系统的可靠性控制。基PLC 技术的现场总线系统是现代化工业生产的重要手段，也是一个国家工业现代化水平的重要标志之一。它对工业生产企业产能和效率的提高起着重大的推动作用。基于PLC 技术的现场总线控制系统在工业生产领域中的应用日益广泛，如半导体行业，汽车制造行业，能源化工轻纺食品电力等行业。PLC 控制技术的高效柔性化及现场总线通讯技术的高速度，大数据流量、硬件配置简单快捷的性能，可实现自动化生产线的为适应市场快速变化的做出高效的响应,从而使企业比竞争对手更快的响应消费者对个性化产品的需求，节约生产制造成本，并减少资源的消耗。所以基于PLC 技术的现场总线系统的开发与应用对于我国的制造业发展，提高我国制造企业在国际上的竞争力具有重要意义。 31 参考文献 程子华(PLC 原理与编程实例分析[M](北京:国防工业出版社，2007( [1] [2] 阳宪惠(现场总线技术及其应用[M](北京:清华大学出版社，2009. 常国兰(自动生产线控制技术[M](北京:机械工业出版社，2008( [3] [4] 徐炳辉(气动手册[M](上海科学技术出版社，2009( [5] FX1S,FX1N,FX2N,FX2NC 编程手册[M](2009( [6] 顾新建(面向大批量定制生产的模块化制造系[J](组合机床与自动化加工技术.2009( [7] 李国勇(智能控制及其实现[M](北京:电子工业出版社，2005( [8] 三菱微型可编程序控制器FX2N‐16CCL‐M CC‐LINK 系统主站模块/从站模块[M](三菱电机自动化(上海)有限公司，2005. 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