三菱 CC-LINK 現場總線技術在變頻傳動上的應用

摘要：本文從現場總線原理出發，介紹了三菱 CC-LINK 現場總線技術。并通過 F500 系列變頻器實現遠程設備站的控制和通訊。
關鍵詞：現場總線 CC-LINK 通訊
一： 引言：現場總線技術（ Fieldbus ）是 80 年代末、 90 年代初國際上發展形成的，用于過程自動化、制造自動化、樓宇自動化等領域的現場智能設備互連通訊網絡。它作為工廠數字通信網絡的基礎，溝通了生產過程現場及控制設備之間及其與更高控制管理層次之間的聯系。它不僅是一個基層網絡，而且還是一種開放式、新型全分布控制系統。這項以智能傳感、控制、計算機、數字通訊等技術為主要內容的綜合技術，已經受到世界范圍的關注，成為自動化技術發展的熱點，并將導致自動化系統結構與設備的深刻變革。根據國際電工委員會（ IEC ）和美國儀表協會 (ISA) 的定義：現場總線是連接智能現場設備和自動化系統的數字、雙向傳輸、多分支結構的通信網絡，它的關鍵標志是能支持雙向多節點、總線式的全數字通訊，具有可靠性高、穩定性好、抗干擾能力強、通信速率快、系統安全、造價低廉、維護成本低等特點。
二： CC-LINK 現場總線簡介：三菱 CC-LINK 現場總線技術是 1996 年三菱電機以 “ 多廠家設備環境、高性能、省配線 ” 理念開發、公布和開放現場總線。 CC-LINK 現場總線技術是 Control&Communication Link ( 控制與通信鏈路系統 ) 的簡稱。具有性能卓越、應用廣泛、使用簡單、節省成本等突出優點。
一般而言，我們將網絡系統分為 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 現場總線技術的數據容量大，通信速度多級可選擇，三菱 CC-LINK 現場總線技術是一個復合的、開放的、適應性強的網絡系統，能夠適應于較高的管理層網絡到較低的傳感器層網絡的不同范圍。
CC-LINK 現場總線是一個以設備層為主的網絡，一般情況下， CC-Link 整個網絡可由一個主站和六十四個從站組成。 CC-Link 具有高速的數據傳輸速度，最高可達 10Mbps ，其底層通信協議遵循 RS-485 。 CC-Link 的數據通信方式可分為 2 種方式：循環通訊和瞬時傳送。信息從主站傳遞到從站，信息數據將以 150 字節為單位分割，并以每批 150 字節傳遞。若從站傳遞到主站或其他從站，每批信息數據最大為 34 字節。瞬時傳送需要由專用指令來完成。瞬時傳送不會影響循環通信的時間。
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：（ 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和自動更新緩沖區。
在 CC-LINK 中一個站占用的通訊緩沖區和自動更新緩沖區如下：
1 ：傳送緩沖區容量： 32 位
2 ：接收緩沖區容量： 32 位
3 ：自動更新緩沖區容量： 8 個字。（讀寫各占 4 個字）
在 CC-LINLK 中，系統為每個站根據它們的站號和占有的站數分配了通訊緩沖區和自動更新緩沖區。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。系統也為其保留了自動更新緩沖區。只是在執行程序的時候不去掃描其所占的自動更新緩沖區的地址。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字位置。
四：系統組成：
系統硬件組成如圖 1 所示，主要由下列組件構成；

圖 1 ：系統硬件組成

1 、 Q02CPU 為系統的核心組成， QJ61BT11 作為主站。
2 、 A970GOT-TBA-CH 人機界面用于設定和監視頻率、啟動電機及其它數據的設定和監視。
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：系統控制方式和程序設計：
在本系統中，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。本系統在運行時，每一臺變頻器受到外部的擾動或來自動系統本自的擾動都是隨動變化的。這樣就可能引起控制系統的不穩定。在本系統中利用CC-LINK現場總線技術通過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定效果。由于該系統控制的精度低，若是要提高整個系統的控制精度可以在每個電機上通過連軸器加一個編碼器，采取高速計數的方法，獲得電機的實際轉速。通過比較和設定值的差值，取它們之間的差值做為系統反饋。實時高速控制電機的轉速。
本文只講述變頻傳動有關的程序設置。
1、CCLINK通信數據表：(以一號站為例，一號站占有一個站的通信數據)

CCLINK通信數據表
2 、 變頻傳動 初始化程序。

以上程序 CC-LINK模塊的I/O地址為AO。首先檢看模塊連接是否正常，然后通過MOV HFB D2
命令執行 CC-LINK運行模式。具體的程序設計用戶可以查看隨模塊一起的參考手冊。