三菱 CC-LINK 現(xiàn)場總線技術在變頻傳動上的應用

分類：技術教程日期：2007-06-25 00:00:00

摘要：本文從現(xiàn)場總線原理出發(fā)，介紹了三菱 CC-LINK 現(xiàn)場總線技術。并通過 F500 系列變頻器實現(xiàn)遠程設備站的控制和通訊。
關鍵詞：現(xiàn)場總線 CC-LINK 通訊
一：引言：現(xiàn)場總線技術（ Fieldbus ）是 80 年代末、 90 年代初國際上發(fā)展形成的，用于過程自動化、制造自動化、樓宇自動化等領域的現(xiàn)場智能設備互連通訊網(wǎng)絡。它作為工廠數(shù)字通信網(wǎng)絡的基礎，溝通了生產(chǎn)過程現(xiàn)場及控制設備之間及其與更高控制管理層次之間的聯(lián)系。它不僅是一個基層網(wǎng)絡，而且還是一種開放式、新型全分布控制系統(tǒng)。這項以智能傳感、控制、計算機、數(shù)字通訊等技術為主要內(nèi)容的綜合技術，已經(jīng)受到世界范圍的關注，成為自動化技術發(fā)展的熱點，并將導致自動化系統(tǒng)結構與設備的深刻變革。根據(jù)國際電工委員會（ IEC ）和美國儀表協(xié)會 (ISA) 的定義：現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字、雙向傳輸、多分支結構的通信網(wǎng)絡，它的關鍵標志是能支持雙向多節(jié)點、總線式的全數(shù)字通訊，具有可靠性高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強、通信速率快、系統(tǒng)安全、造價低廉、維護成本低等特點。
二： CC-LINK 現(xiàn)場總線簡介：三菱 CC-LINK 現(xiàn)場總線技術是 1996 年三菱電機以 “ 多廠家設備環(huán)境、高性能、省配線 ” 理念開發(fā)、公布和開放現(xiàn)場總線。 CC-LINK 現(xiàn)場總線技術是 Control&Communication Link ( 控制與通信鏈路系統(tǒng) ) 的簡稱。具有性能卓越、應用廣泛、使用簡單、節(jié)省成本等突出優(yōu)點。
一般而言，我們將網(wǎng)絡系統(tǒng)分為 3 至 4 個層次：管理層、控制器層、部件層，部件層也就是指裝置層和傳感器層。由于三菱 CC-LINK 現(xiàn)場總線技術的數(shù)據(jù)容量大，通信速度多級可選擇，三菱 CC-LINK 現(xiàn)場總線技術是一個復合的、開放的、適應性強的網(wǎng)絡系統(tǒng)，能夠適應于較高的管理層網(wǎng)絡到較低的傳感器層網(wǎng)絡的不同范圍。
CC-LINK 現(xiàn)場總線是一個以設備層為主的網(wǎng)絡，一般情況下， CC-Link 整個網(wǎng)絡可由一個主站和六十四個從站組成。 CC-Link 具有高速的數(shù)據(jù)傳輸速度，最高可達 10Mbps ，其底層通信協(xié)議遵循 RS-485 。 CC-Link 的數(shù)據(jù)通信方式可分為 2 種方式：循環(huán)通訊和瞬時傳送。信息從主站傳遞到從站，信息數(shù)據(jù)將以 150 字節(jié)為單位分割，并以每批 150 字節(jié)傳遞。若從站傳遞到主站或其他從站，每批信息數(shù)據(jù)最大為 34 字節(jié)。瞬時傳送需要由專用指令來完成。瞬時傳送不會影響循環(huán)通信的時間。
三：站信息：
1 ：站的類型（主站、本地站、遠程站、智能設備站、遠程 I/O 站）（必須要有一個主站）
2 ：站號：（ 1---64 ）
3 ：占用站的個數(shù)：（ 1---4 ）
4 ：通訊的波特率
確定好每個站的站信息之后，可以通過 CC-LINK 模塊上的電位器旋扭來選擇通訊的波特率和速度，整個系統(tǒng)所有的站保持一至的通訊的波特率。通訊的波特率和速度以決定整個系統(tǒng)的響應速度。
通訊波特率和速度選擇表：

注 1 ：遠程 I/O 站和遠程設備站之間的電纜長度。
注 2 ：主站和相鄰站之間的電纜長度。
站信息里還包括每個站分配的通訊緩沖區(qū)和自動更新緩沖區(qū)。
在 CC-LINK 中一個站占用的通訊緩沖區(qū)和自動更新緩沖區(qū)如下：
1 ：傳送緩沖區(qū)容量： 32 位
2 ：接收緩沖區(qū)容量： 32 位
3 ：自動更新緩沖區(qū)容量： 8 個字。（讀寫各占 4 個字）
在 CC-LINLK 中，系統(tǒng)為每個站根據(jù)它們的站號和占有的站數(shù)分配了通訊緩沖區(qū)和自動更新緩沖區(qū)。不管是那一類的站類型。分配的均為一樣。即使是遠程 I/O 站，沒有字的傳送。系統(tǒng)也為其保留了自動更新緩沖區(qū)。只是在執(zhí)行程序的時候不去掃描其所占的自動更新緩沖區(qū)的地址。這樣以來，掃描周期就短，程序運行就更快。（具體分配的地址見手冊）。
1 ：遠程輸入（ E0H----15FH ）
2 ：遠程輸出（ 160H----1DFH ）
3 ：遠程寄存器（ 1E0H---2DF ）（寫）
4 ：遠程寄存器（ 2E0H---3DF ）（讀）
本系統(tǒng)中變頻器的站號設定必須在變頻器輸入電源之前進行，通電后不能更改設定。設定盡可能接照連續(xù)的原則來設定站號，不可重復對站號設定，設定時站號開關必須設定在正對開關指定的數(shù)字位置。
四：系統(tǒng)組成：
系統(tǒng)硬件組成如圖 1 所示，主要由下列組件構成；

圖 1 ：系統(tǒng)硬件組成

1 、 Q02CPU 為系統(tǒng)的核心組成， QJ61BT11 作為主站。
2 、 A970GOT-TBA-CH 人機界面用于設定和監(jiān)視頻率、啟動電機及其它數(shù)據(jù)的設定和監(jiān)視。
3 、 FR-A5NC 的 A500 變頻器組一個 CC-LINK 遠程設備站，

圖 2 ： CC-LINK 連接圖（以三個站為例）

五：系統(tǒng)控制方式和程序設計：
在本系統(tǒng)中，通過 A970GOT-TBA-CH人機界面給定四臺變頻器的初始運行頻率，同時啟動四臺變頻器帶動四條傳送帶做簡易的同步控制。本系統(tǒng)在運行時，每一臺變頻器受到外部的擾動或來自動系統(tǒng)本自的擾動都是隨動變化的。這樣就可能引起控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定。在本系統(tǒng)中利用CC-LINK現(xiàn)場總線技術通過Q02CPU自動實時刷新讀取變頻器的運行頻率。通過PLC自動控制程序，實時比較刷新頻率和給定頻率。取它們之間的差值做為系統(tǒng)引入擾動的反饋。從而實時給定每一個臺變頻器的控制頻率。達到簡易的同步控制的穩(wěn)定效果。由于該系統(tǒng)控制的精度低，若是要提高整個系統(tǒng)的控制精度可以在每個電機上通過連軸器加一個編碼器，采取高速計數(shù)的方法，獲得電機的實際轉(zhuǎn)速。通過比較和設定值的差值，取它們之間的差值做為系統(tǒng)反饋。實時高速控制電機的轉(zhuǎn)速。
本文只講述變頻傳動有關的程序設置。
1、CCLINK通信數(shù)據(jù)表：(以一號站為例，一號站占有一個站的通信數(shù)據(jù))

CCLINK通信數(shù)據(jù)表
2 、變頻傳動初始化程序。