開放式現(xiàn)場(chǎng)總線CC-Link在燈泡自動(dòng)生產(chǎn)線中的應(yīng)用

摘要：生產(chǎn)線由鉚釘機(jī)、蒸鋁機(jī)、主裝機(jī)、烘裝機(jī)、涂膠機(jī)、固化爐、以及傳送帶等設(shè)備組成，燈泡的組裝完全通過(guò)這條生產(chǎn)線自動(dòng)完成。由于各設(shè)備之間的控制有相關(guān)連鎖要求，以及各個(gè)設(shè)備獨(dú)立動(dòng)作要求，為了滿足設(shè)備性能要求。本文簡(jiǎn)單介紹CC-Link網(wǎng)絡(luò)在該控制系統(tǒng)的應(yīng)用和設(shè)計(jì)思想。 1、設(shè)備工藝要求  (1)蒸鋁機(jī)上有10臺(tái)蒸鋁小車，每臺(tái)小車可靈活上線和下線，每臺(tái)小車的編號(hào)、真空度、車位等相關(guān)信號(hào)在上位機(jī)顯示，并與主傳送帶有連鎖信號(hào)，即滿足工藝要求的燈碗由主傳送帶送往下一工序。  (2)鉚釘機(jī)、蒸鋁機(jī)、組裝機(jī)、烘裝機(jī)、涂膠機(jī)的傳動(dòng)控制系統(tǒng)要滿足同步定位要求，即鉚釘機(jī)每3秒轉(zhuǎn)1個(gè)工位、蒸鋁機(jī)每27秒轉(zhuǎn)1個(gè)工位、組裝機(jī)每3秒轉(zhuǎn)1個(gè)工位、烘裝機(jī)每3秒轉(zhuǎn)1個(gè)工位、涂膠機(jī)每9秒轉(zhuǎn)1個(gè)工位，這5臺(tái)設(shè)備上的位置狀態(tài)和主傳送帶、傳送帶1、傳送帶2的位置狀態(tài)有連鎖信號(hào)，以便控制機(jī)械手的動(dòng)作。  (3)該系統(tǒng)所有控制設(shè)備的狀態(tài)和參數(shù)均在上位機(jī)顯示和相應(yīng)的操作。  (4)故障及報(bào)警連鎖分為兩類，第一類故障報(bào)警為系統(tǒng)設(shè)備全停，第二類故障報(bào)警時(shí)，只為本設(shè)備停機(jī)，故障處理完成后，此設(shè)備恢復(fù)運(yùn)行。  (5)恢復(fù)運(yùn)行需要自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的同步節(jié)拍，同步后才能啟動(dòng)該設(shè)備的功能動(dòng)作。  以下是該生產(chǎn)線的設(shè)備布置簡(jiǎn)圖(1)

(圖1)

2、控制系統(tǒng)的配置設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介   按以上設(shè)備工藝對(duì)控制系統(tǒng)的要求，對(duì)目前的幾種PLC系統(tǒng)方案進(jìn)行硬件配置和軟件功能比較，最后結(jié)果是三菱公司的CC-Link網(wǎng)絡(luò)方案性價(jià)比好，其系統(tǒng)配置圖(2)和系統(tǒng)配置說(shuō)明如下。

(圖2)

從圖(2)可看到，控制系統(tǒng)采用AnS、FX2n兩種PLC，通訊網(wǎng)絡(luò)分別采用CC-Link網(wǎng)絡(luò)和RS485 N:N通訊網(wǎng)絡(luò)。因當(dāng)時(shí)FX2N沒(méi)有CC-Link主站模塊，所以采用經(jīng)濟(jì)型A1SJHCUP作為CC-Link的主站。 (a)主站：    A1SJHCPU, A1SJ71UC24-R4, A1SJ61BT11,A1SX41, A1S68AD, A1SY10, FX40DU. (b)從站部分：蒸鋁機(jī)小車，F(xiàn)X2N-16MR, FX2N-32CCL, 10套.             同步控制，F(xiàn)X2N-32MR, FX2N-4AD, FX2N-32CCL.             其他控制(485主站)，F(xiàn)X2N-128MR, FX2N-32CCL.    從該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可看到，CC-Link網(wǎng)絡(luò)為系統(tǒng)的主干，具有較快的通訊速度(10M)，從站出現(xiàn)故障時(shí)不影響網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，10臺(tái)蒸鋁機(jī)小車的PLC通過(guò)CC-Link網(wǎng)絡(luò)能方便實(shí)現(xiàn)上線和下線動(dòng)作要求，傳動(dòng)同步控制PLC的連鎖信號(hào)通 過(guò)CC-Link網(wǎng)絡(luò)能較快地與其他控制設(shè)備的PLC進(jìn)行信息交換。上位機(jī)監(jiān)控站通過(guò)主站CC-Link網(wǎng)絡(luò)對(duì)全部控制設(shè)備的狀態(tài)和數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控。RS485 N:N網(wǎng)絡(luò)為子干，用于通訊速度不高的設(shè)備PLC，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信息流如圖(3)所示。

從系統(tǒng)配置可看到除主站用AnS系列 PLC，其他均采用FX2N系列的PLC，因FX2N PLC具有良好的性價(jià)比，它不但具有硬件上較好的配置性能和功能性能，還有豐富的軟件功能指令集，是目前小型PLC中的優(yōu)秀代表。 3、系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介       (1)蒸鋁機(jī)小車：10臺(tái)小車由蒸鋁機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)，小車的電源和CC-Link網(wǎng)絡(luò)通訊通過(guò)小車上的電刷和蒸鋁機(jī)上滑環(huán)提供。每臺(tái)小車上真空設(shè)備的控制些均由小車上的PLC完成控制和連鎖，如電源故障、真空泵啟停等，每臺(tái)小車有自己的編號(hào)，真空度達(dá)到信號(hào)，以及小車位置信號(hào)通過(guò)CC-Link網(wǎng)絡(luò)傳遞主傳送帶PLC，去控制機(jī)械手和傳送帶。10臺(tái)小車的上線和下線應(yīng)用了CC-Link網(wǎng)絡(luò)中子站出現(xiàn)故障不影響網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行的性能，如圖(4)。       注：每個(gè)從站的通訊點(diǎn)占2個(gè)站，所以編號(hào)為1＃、3＃、5＃、……、20＃。

(圖4)

(2)傳動(dòng)系統(tǒng)的同步控制：傳動(dòng)系統(tǒng)的同步控制由PLC和變頻器組成，5臺(tái)設(shè)備的同步節(jié)拍分別是，蒸鋁機(jī)27秒一個(gè)工位，鉚釘機(jī)、主裝機(jī)、烘裝機(jī)3秒一個(gè)工位，涂膠機(jī)9秒一個(gè)工位。同步控制功能有，正常5臺(tái)啟動(dòng)，故障單臺(tái)跟蹤啟動(dòng)。傳動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到同步要求后，通過(guò)CC-Link網(wǎng)絡(luò)將同步達(dá)到信號(hào)傳遞給相關(guān)機(jī)械手設(shè)備的PLC，圖(5)傳動(dòng)同步控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖(5)

同步控制PLC在CC-Link中子站編號(hào)為21＃，占4個(gè)站的通訊點(diǎn)，主傳送帶PLC子站編號(hào)25#，占4個(gè)站的通訊點(diǎn)。同步控制的連鎖條件是通過(guò)25＃子站經(jīng)485 N:N通訊網(wǎng)絡(luò)完成，這里我們可知，25＃子站是485 N:N通訊網(wǎng)絡(luò)的主站。 (3)上位機(jī)、40DU、其他PLC：上位機(jī)和FX-40DU連接在主站PLC上，通過(guò)上位機(jī)可監(jiān)控整個(gè)控制系統(tǒng)的狀況，上位機(jī)不在現(xiàn)場(chǎng)，在辦公室作為遠(yuǎn)程監(jiān)控站。 人機(jī)界面40DU作為現(xiàn)場(chǎng)操作監(jiān)視終端，用于產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)的參數(shù)設(shè)定，以及相關(guān)電源(高精度AC電源)監(jiān)視。其他PLC用于各自控制設(shè)備的動(dòng)作。 4、應(yīng)用情況       該系統(tǒng)應(yīng)用了CC-Link網(wǎng)絡(luò)，使各控制柜之間的連線大大減少，方便了控制柜的安裝和調(diào)試，也為維護(hù)工作節(jié)省了時(shí)間。另一方面CC-Link網(wǎng)絡(luò)為設(shè)備功能增加提供了方便的擴(kuò)展性能，無(wú)需更改原有的系統(tǒng)配置。該生產(chǎn)線已于2001年7月完成了調(diào)試，性能滿足設(shè)計(jì)要求(通訊速率5M)，目前運(yùn)往美國(guó)安裝投運(yùn)。