三菱 CC-LINK 現(xiàn)場總線技術(shù)在變頻傳動上的應(yīng)用

分類：技術(shù)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(shù)。并通過 F500 系列變頻器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備站的控制和通訊。
關(guān)鍵詞：現(xiàn)場總線 CC-LINK 通訊
一：引言：現(xiàn)場總線技術(shù)（ 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(lǐng)域的現(xiàn)場智能設(shè)備互連通訊網(wǎng)絡(luò)。它作為工廠數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，溝通了生產(chǎn)過程現(xiàn)場及控制設(shè)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(luò)，而且還是一種開放式、新型全分布控制系統(tǒng)。這項(xiàng)以智能傳感、控制、計算機(jī)、數(shù)字通訊等技術(shù)為主要內(nèi)容的綜合技術(shù)，已經(jīng)受到世界范圍的關(guān)注，成為自動化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)，并將導(dǎo)致自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)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(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)，它的關(guān)鍵標(biāo)志是能支持雙向多節(jié)點(diǎn)、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(qiáng)、通信速率快、系統(tǒng)安全、造價低廉、維護(hù)成本低等特點(diǎn)。
二： CC-LINK 現(xiàn)場總線簡介：三菱 CC-LINK 現(xiàn)場總線技術(shù)是 1996 年三菱電機(jī)以 “ 多廠家設(shè)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(shù)是 Control&Communication Link ( 控制與通信鏈路系統(tǒng) ) 的簡稱。具有性能卓越、應(yīng)用廣泛、使用簡單、節(jié)省成本等突出優(yōu)點(diǎn)。
一般而言，我們將網(wǎng)絡(luò)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(shù)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(shù)是一個復(fù)合的、開放的、適應(yīng)性強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠適應(yīng)于較高的管理層網(wǎng)絡(luò)到較低的傳感器層網(wǎng)絡(luò)的不同范圍。
CC-LINK 現(xiàn)場總線是一個以設(shè)備層為主的網(wǎng)絡(luò)，一般情況下， CC-Link 整個網(wǎng)絡(luò)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(dá) 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(yuǎn)程站、智能設(shè)備站、遠(yuǎn)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(yīng)速度。
通訊波特率和速度選擇表：

注 1 ：遠(yuǎn)程 I/O 站和遠(yuǎn)程設(shè)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(yuǎn)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(yùn)行就更快。（具體分配的地址見手冊）。
1 ：遠(yuǎn)程輸入（ E0H----15FH ）
2 ：遠(yuǎn)程輸出（ 160H----1DFH ）
3 ：遠(yuǎn)程寄存器（ 1E0H---2DF ）（寫）
4 ：遠(yuǎn)程寄存器（ 2E0H---3DF ）（讀）
本系統(tǒng)中變頻器的站號設(shè)定必須在變頻器輸入電源之前進(jìn)行，通電后不能更改設(shè)定。設(shè)定盡可能接照連續(xù)的原則來設(shè)定站號，不可重復(fù)對站號設(shè)定，設(shè)定時站號開關(guān)必須設(shè)定在正對開關(guān)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(gòu)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(jī)界面用于設(shè)定和監(jiān)視頻率、啟動電機(jī)及其它數(shù)據(jù)的設(shè)定和監(jiān)視。
3 、 FR-A5NC 的 A500 變頻器組一個 CC-LINK 遠(yuǎn) 程設(shè)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(shè)計：
在本系統(tǒng)中，通過 A970GOT-TBA-CH人機(jī)界面給定四臺變頻器的初始運(yùn)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(yùn)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(shù)通過Q02CPU自動實(shí)時刷新讀取變頻器的運(yùn)行頻率。通過PLC自動控制程序，實(shí)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(shí)時給定每一個臺變頻器的控制頻率。達(dá)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(jī)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(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。通過比較和設(shè)定值的差值，取它們之間的差值做為系統(tǒng)反饋。實(shí)時高速控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
本文只講述變頻傳動有關(guān)的程序設(shè)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。