基于Controller—Link网络的车身喷涂输送控制系统设计

收稿日期：2013-05-27

作者简介：文元雄（1963—），男，湖北松滋人，高级工程师，硕士，研究方向：汽车装备自动化。

通讯联系人，E-mail：wen603@sohu.com

文章编号：1003-6199（2014）03-0061-04

摘 要：结合东风汽车某分公司涂装生产实际，提出基于Controller Link网络的车身喷涂输送控制系统设计课题。本论文阐述该系统的结构和功能，系统利用Controller Link网完成PLC与PLC的链接，并完成数据传输。PLC根据数据完成对汽车车身油漆生产全过程的自动控制，对过程中的每一辆车身进行跟踪，记录和分析。实际运行情况表明，该系统大大提高了生产效率，优化了控制。该系统设计先进，具有很好的发展前景。

关键词：Controller Link网络；数据传输；自动控制

中图分类号：TP278 文献标识码：A

Design of a Bodywork Coating & Transporting

Control System Based on Controller-link

WEN Yuan-qiong

（School of Electrical & Information Engineering，Hubei University of Automotive Technology，Shiyan，Hubei 442002，China）

Abstract：Combined with production fact in a branch of DFAC， start the subject ：a bodywork coating & transporting control system based on Controller-Link. The paper illustrates structures & functions of the system， which use Controller-Link to link PLCs and transmit data. PLCs control auto bodywork coating process automatically depending on data， rackrecord & analysis every bodywork in .The practical operation shows that the system increased productive， optimized control. The system is designed advanced and has good development prospect.

Key words：Controller Link；date transmitting；automatic control

1 引 言

东风汽车有限公司某涂装生产车间采用的是传统PLC集中控制，各PLC之间缺乏信息交流，控制效果差，当发生错误时，经常不能及时发现，严重时，会导致整个生产不能按要求进行，延误产品出厂时间。根据分析公司提出了对涂装车间基于Control-Link的OMRON多PLC网络控制系统设计，该系统利用Controller Link网完成PLC与PLC的链接，并完成数据传输，PLC能根据数据完成对汽车车身油漆生产全过程的自动控制，对过程中的每一辆车身进行跟踪，记录和分析。

本课题主要是对全车间十几套大型PLC进行编程控制（PLC群控），PLC采用欧姆龙可编程控制器CS1。各工作区PLC要完成本区控制，还须将部分其它工序受控信息送出，同时还要接受上一工序或其它工序传来的信息以便进行连锁控制。主要是各工作区PLC将信息相互传送，同时还要以一台主PLC接收和发送上位机信息与其它PLC完成任务信息交换，PLC之间以及上位机算机之间采用Controller Link网。汽车车身油漆生产全过程采用总线控制， PLC与现场模块间采用Device Net总线。各PLC进行故障诊断及并通过触摸屏显示相关信息，通过网络输送信息及故障诊断代码，终端计算机也能找出故障原因。

2 Controller Link网络的应用

在工业设备的生产工程的网络控制中一般都采用标准的工业总线，主要原因是工业总线抗干扰能力强[1，2]。Controller Link总线是OMRON可编程控制器专用总线，该网为OMRON的一种FA（工厂自动化）网络，其节点为CQM1H、C200HX/HG/HE、CS1、CJ1、CV/CVM1等系列的PLC和计算机。

Controller Link 网采用N-N 令牌总线结构，最大节点数为32，通信波特率可达2Mbps，传输介质为屏蔽双绞线或光缆[3，4]。采用电缆时最大传输距离随波特率而变，2Mbps 时为500m，1Mbps 时为800m，500Kbps 时为1km；采用光缆时波特率为2Mbps，最大通信距离为20 km。

为使公共数据能够在网络上的PLC和计算机之间共享，而不需要PLC的CPU单元或个人计算机内的通信程序。当数据被写入本节点的发送区域时，数据会自动传送到远程节点的接收区域中。可以人工将IR，SR，CIO，LR，DM或扩展区域中的任何部分设置成发送区或接收区。用数据链接功能建立的发送区和接收区被称作数据链接区。

每个节点可以设置两个数据连接区域：第1区和第2区。通过Controller Link软件或CX-P软件可以进行人工设置，该方式可以自由定义数据连接区的位置。每个节点的发送字数可以人工设置，第1区和第2区可以从位区中选择（如IR，CIO和LR），也可以从数据存贮器中选择，但第1区和第2区不能被设置在相同的存储区域中；接收节点的顺序可以改变，发送节点采用与节点号一致的上升顺序。对于加入数据链接的所有节点来说，拥有相同大小的发送/接收区域，并共享完全相同的数据。如图2所示。节点也可以被设置成仅仅接收或仅仅发送数据，还可以建立一个数据链接使1个节点仅接收其他节点发送的部分数据。

网络中的每个节点需安装相应的通讯单元，PLC上安装Controller Link单元，个人计算机上插上Controller Link支持卡，这样在计算机上安装或开发监控软件就可以在Window平台下对整个网络进行监控[5，6]。

3 Controller Link网与以太网综合利用

公司的涂装电控系统全部过程包括：装车、电涌、底漆烘干、底漆打磨、涂胶、中涂、中涂烘干、中涂打磨、面漆、面漆烘干、检查返修、仓储、输送撬清洗。部分工艺区都装车身信息读卡器，读卡器可读区车身全部信息，还可更改车身的部分信息。由于设备较多不可能每台设备都装读卡器，因此PLC除编程控制设备自动运行，还要进行编跟踪车身必要的部分数据；做到汽车车身油漆生产全过程进行自动控制，对过程中的每一辆车身进行跟踪，记录和分析。PLC之间以及机算机之间采用Controller Link，各工作区PLC将信息送到主PLC，PLC之间信息相互传送，同时还要从主计算机接收指令完成指定的任务。由于有些专用设备并不支持Controller Link网，在系统中还使用了以太网信息传送处理。涂装电控系统控制，如图3所示。

网络系统控制要点在于大量的现场数据采集和通信控制。当雪橇到达NEPID读取车身位置后，雪橇停止，由可编程控制器输出请求信号给NEPID系统，请求NEPID系统设定盘读取NEPID卡的信息。NEPID系统设定盘分析读取的信息，NEPID系统将读取的信息通过以太网直接传送到中控室上位机工程管理服务器；当PLC控制系统检测到NEPID系统设定盘的读完成信号后，控制雪橇前进，并发出相应信号给NEPID系统设定盘。

喷涂可编程控制器等通过以太网直接通讯，工程管理服务器和可编程控制器、NEPID系统是用TCP的Socket Interface进行通信，并通过协议规定的写入用Port（送信线路）和插入用Port（接收线路）进行。开通通信线路，与送信线路及接收线路一起。工程管理服务器到连接设备侧可编程控制器及网络其他站点。对于所有大部分设备输送PLC都用的是Controller Link网络，这样做到用Controller Link网络与生产管理服务器、NEPID系统服务器进行联网，实现自动化的生产管理。设备侧与中央控制室连接在一起，由中央控制室对设备侧进行监视控制。

表1 报文数据部的数据组成

中控室上位机工程管理服务器将NEPID系统读取的信息进行处理除用以太网直接传送到喷涂机等专用机上，还用Controller Link网络传送到该网节点上的主PLC上专用存储区。主PLC上相关信息以广播形式传送到其它PLC指定区域。

4 利用网络数据的控制

各PLC间的信息传送，除部分PLC与中央控制室间有数据通讯外，各区PLC之间由于有车身雪撬流动，为保证运行交接的可靠性，一定要建立可靠的联锁控制，各区PLC之间成在有必要的I/O点的联锁控制，由于其中同一设备有多种响应，首先根据几种动作定出运行的优先级别；这样需要编写复杂的联锁控制程序。

各PLC除雪撬交接的联锁控，还有一些其它信息的传送。每个读卡器所读的信息很多，对这些信息进行处理只取其所需信息，在Controller Link 通信时区别于PLC与服务器信息。如车身的编号用DM区的3个字，按照车身的编号顺序， 1号车身的编号第1个字对应DM区0001地址（车身的编号），第2个字对应DM区501地址（车身的编号+500），第3个字对应DM区1001地址（车身的编号+1000），有运送车身生产信号时自动输入，车身的生产信息和触摸屏输入系统数据组合，车间连接于Controller Link网计算机根据车身的生产信息和数据向各PLC发出对应程序选择。车身的编号信息内容，如表2所示。

表2 车身的编号配代信息

各工艺区，读卡器对车身信息进行操作后送到中央处理器，中央处理器将毕要的信息送到主PLC，主PLC对信息进行处理广播并刷新其它区PLC存储区。如图5.7所示，3区主PLC接收地址DM1500--DM2000分别与各分PLC发送信息的地址对应。DM0000--DM1499是3区发送信息地址，各分PLC接收信息（见表3.9DM区发收地址表），3区PLC同时完成与中心计算通讯。3区为所有各区雪橇车身信息交换中心，因此3区雪橇车身信息卡信息直接作用DM（车身信息）进行操作，同时各PLC相互之间留出40个字相互传送。操作方式：读卡器对雪撬车身信息进行读取-中央处理器-从DM区提取雪橇信息-放置在DM0000～DM1499-根据信息进行控制 或 进行位操作-10秒后清空。

5 结 论

该系统主要利用Controller Link网完成PLC与PLC的链接，NEPID系统读取的信息与工程管理服务器及PLC的链接，并完成数据传输，PLC能根据数据完成对汽车车身油漆生产全过程进行自动控制，对过程中的每一辆车身进行跟踪，记录和分析。由于Controller Link网的应用，各PLC间的数据得到了共享，这大大提高了生产效率，优化了控制。

参考文献

[1] 骆德汉.可编程控制器与现场总线网络控制[M].北京：科学出版社，2005，9：166-190.

[2] 李全利.可编程控制器及其网络系统的综合应用技术[M].北京：机械工业出版社，2005，1.

[3] 徐世许，郑 健，孙卫国.基于FINS协议的Controller Link网监控系统设计[J].计算 机工程，2007（10）：95-97.

[4] 杨小莉.Controller Link网的研究及其在污水处理监控系统中的应用[D].青岛：中国海洋大学，2007.

[5] 付洪壮.OMRON可编程序控制器两级网络架构应用技术的研究[D].大连：大连理工大学，2005.

[6] 祁文钊，霍罡.CS/CJ系列PLC应用基础及案例[M].北京：机械工业出版社.2006.

网络中的每个节点需安装相应的通讯单元，PLC上安装Controller Link单元，个人计算机上插上Controller Link支持卡，这样在计算机上安装或开发监控软件就可以在Window平台下对整个网络进行监控[5，6]。

3 Controller Link网与以太网综合利用

公司的涂装电控系统全部过程包括：装车、电涌、底漆烘干、底漆打磨、涂胶、中涂、中涂烘干、中涂打磨、面漆、面漆烘干、检查返修、仓储、输送撬清洗。部分工艺区都装车身信息读卡器，读卡器可读区车身全部信息，还可更改车身的部分信息。由于设备较多不可能每台设备都装读卡器，因此PLC除编程控制设备自动运行，还要进行编跟踪车身必要的部分数据；做到汽车车身油漆生产全过程进行自动控制，对过程中的每一辆车身进行跟踪，记录和分析。PLC之间以及机算机之间采用Controller Link，各工作区PLC将信息送到主PLC，PLC之间信息相互传送，同时还要从主计算机接收指令完成指定的任务。由于有些专用设备并不支持Controller Link网，在系统中还使用了以太网信息传送处理。涂装电控系统控制，如图3所示。

网络系统控制要点在于大量的现场数据采集和通信控制。当雪橇到达NEPID读取车身位置后，雪橇停止，由可编程控制器输出请求信号给NEPID系统，请求NEPID系统设定盘读取NEPID卡的信息。NEPID系统设定盘分析读取的信息，NEPID系统将读取的信息通过以太网直接传送到中控室上位机工程管理服务器；当PLC控制系统检测到NEPID系统设定盘的读完成信号后，控制雪橇前进，并发出相应信号给NEPID系统设定盘。

喷涂可编程控制器等通过以太网直接通讯，工程管理服务器和可编程控制器、NEPID系统是用TCP的Socket Interface进行通信，并通过协议规定的写入用Port（送信线路）和插入用Port（接收线路）进行。开通通信线路，与送信线路及接收线路一起。工程管理服务器到连接设备侧可编程控制器及网络其他站点。对于所有大部分设备输送PLC都用的是Controller Link网络，这样做到用Controller Link网络与生产管理服务器、NEPID系统服务器进行联网，实现自动化的生产管理。设备侧与中央控制室连接在一起，由中央控制室对设备侧进行监视控制。

表1 报文数据部的数据组成

中控室上位机工程管理服务器将NEPID系统读取的信息进行处理除用以太网直接传送到喷涂机等专用机上，还用Controller Link网络传送到该网节点上的主PLC上专用存储区。主PLC上相关信息以广播形式传送到其它PLC指定区域。

4 利用网络数据的控制

各PLC间的信息传送，除部分PLC与中央控制室间有数据通讯外，各区PLC之间由于有车身雪撬流动，为保证运行交接的可靠性，一定要建立可靠的联锁控制，各区PLC之间成在有必要的I/O点的联锁控制，由于其中同一设备有多种响应，首先根据几种动作定出运行的优先级别；这样需要编写复杂的联锁控制程序。

各PLC除雪撬交接的联锁控，还有一些其它信息的传送。每个读卡器所读的信息很多，对这些信息进行处理只取其所需信息，在Controller Link 通信时区别于PLC与服务器信息。如车身的编号用DM区的3个字，按照车身的编号顺序， 1号车身的编号第1个字对应DM区0001地址（车身的编号），第2个字对应DM区501地址（车身的编号+500），第3个字对应DM区1001地址（车身的编号+1000），有运送车身生产信号时自动输入，车身的生产信息和触摸屏输入系统数据组合，车间连接于Controller Link网计算机根据车身的生产信息和数据向各PLC发出对应程序选择。车身的编号信息内容，如表2所示。

表2 车身的编号配代信息

各工艺区，读卡器对车身信息进行操作后送到中央处理器，中央处理器将毕要的信息送到主PLC，主PLC对信息进行处理广播并刷新其它区PLC存储区。如图5.7所示，3区主PLC接收地址DM1500--DM2000分别与各分PLC发送信息的地址对应。DM0000--DM1499是3区发送信息地址，各分PLC接收信息（见表3.9DM区发收地址表），3区PLC同时完成与中心计算通讯。3区为所有各区雪橇车身信息交换中心，因此3区雪橇车身信息卡信息直接作用DM（车身信息）进行操作，同时各PLC相互之间留出40个字相互传送。操作方式：读卡器对雪撬车身信息进行读取-中央处理器-从DM区提取雪橇信息-放置在DM0000～DM1499-根据信息进行控制 或 进行位操作-10秒后清空。

5 结 论

该系统主要利用Controller Link网完成PLC与PLC的链接，NEPID系统读取的信息与工程管理服务器及PLC的链接，并完成数据传输，PLC能根据数据完成对汽车车身油漆生产全过程进行自动控制，对过程中的每一辆车身进行跟踪，记录和分析。由于Controller Link网的应用，各PLC间的数据得到了共享，这大大提高了生产效率，优化了控制。

参考文献

[1] 骆德汉.可编程控制器与现场总线网络控制[M].北京：科学出版社，2005，9：166-190.

[2] 李全利.可编程控制器及其网络系统的综合应用技术[M].北京：机械工业出版社，2005，1.

[3] 徐世许，郑 健，孙卫国.基于FINS协议的Controller Link网监控系统设计[J].计算 机工程，2007（10）：95-97.

[4] 杨小莉.Controller Link网的研究及其在污水处理监控系统中的应用[D].青岛：中国海洋大学，2007.

[5] 付洪壮.OMRON可编程序控制器两级网络架构应用技术的研究[D].大连：大连理工大学，2005.

[6] 祁文钊，霍罡.CS/CJ系列PLC应用基础及案例[M].北京：机械工业出版社.2006.

网络中的每个节点需安装相应的通讯单元，PLC上安装Controller Link单元，个人计算机上插上Controller Link支持卡，这样在计算机上安装或开发监控软件就可以在Window平台下对整个网络进行监控[5，6]。

3 Controller Link网与以太网综合利用

公司的涂装电控系统全部过程包括：装车、电涌、底漆烘干、底漆打磨、涂胶、中涂、中涂烘干、中涂打磨、面漆、面漆烘干、检查返修、仓储、输送撬清洗。部分工艺区都装车身信息读卡器，读卡器可读区车身全部信息，还可更改车身的部分信息。由于设备较多不可能每台设备都装读卡器，因此PLC除编程控制设备自动运行，还要进行编跟踪车身必要的部分数据；做到汽车车身油漆生产全过程进行自动控制，对过程中的每一辆车身进行跟踪，记录和分析。PLC之间以及机算机之间采用Controller Link，各工作区PLC将信息送到主PLC，PLC之间信息相互传送，同时还要从主计算机接收指令完成指定的任务。由于有些专用设备并不支持Controller Link网，在系统中还使用了以太网信息传送处理。涂装电控系统控制，如图3所示。

网络系统控制要点在于大量的现场数据采集和通信控制。当雪橇到达NEPID读取车身位置后，雪橇停止，由可编程控制器输出请求信号给NEPID系统，请求NEPID系统设定盘读取NEPID卡的信息。NEPID系统设定盘分析读取的信息，NEPID系统将读取的信息通过以太网直接传送到中控室上位机工程管理服务器；当PLC控制系统检测到NEPID系统设定盘的读完成信号后，控制雪橇前进，并发出相应信号给NEPID系统设定盘。

喷涂可编程控制器等通过以太网直接通讯，工程管理服务器和可编程控制器、NEPID系统是用TCP的Socket Interface进行通信，并通过协议规定的写入用Port（送信线路）和插入用Port（接收线路）进行。开通通信线路，与送信线路及接收线路一起。工程管理服务器到连接设备侧可编程控制器及网络其他站点。对于所有大部分设备输送PLC都用的是Controller Link网络，这样做到用Controller Link网络与生产管理服务器、NEPID系统服务器进行联网，实现自动化的生产管理。设备侧与中央控制室连接在一起，由中央控制室对设备侧进行监视控制。

表1 报文数据部的数据组成

中控室上位机工程管理服务器将NEPID系统读取的信息进行处理除用以太网直接传送到喷涂机等专用机上，还用Controller Link网络传送到该网节点上的主PLC上专用存储区。主PLC上相关信息以广播形式传送到其它PLC指定区域。

4 利用网络数据的控制

各PLC间的信息传送，除部分PLC与中央控制室间有数据通讯外，各区PLC之间由于有车身雪撬流动，为保证运行交接的可靠性，一定要建立可靠的联锁控制，各区PLC之间成在有必要的I/O点的联锁控制，由于其中同一设备有多种响应，首先根据几种动作定出运行的优先级别；这样需要编写复杂的联锁控制程序。

各PLC除雪撬交接的联锁控，还有一些其它信息的传送。每个读卡器所读的信息很多，对这些信息进行处理只取其所需信息，在Controller Link 通信时区别于PLC与服务器信息。如车身的编号用DM区的3个字，按照车身的编号顺序， 1号车身的编号第1个字对应DM区0001地址（车身的编号），第2个字对应DM区501地址（车身的编号+500），第3个字对应DM区1001地址（车身的编号+1000），有运送车身生产信号时自动输入，车身的生产信息和触摸屏输入系统数据组合，车间连接于Controller Link网计算机根据车身的生产信息和数据向各PLC发出对应程序选择。车身的编号信息内容，如表2所示。

表2 车身的编号配代信息

各工艺区，读卡器对车身信息进行操作后送到中央处理器，中央处理器将毕要的信息送到主PLC，主PLC对信息进行处理广播并刷新其它区PLC存储区。如图5.7所示，3区主PLC接收地址DM1500--DM2000分别与各分PLC发送信息的地址对应。DM0000--DM1499是3区发送信息地址，各分PLC接收信息（见表3.9DM区发收地址表），3区PLC同时完成与中心计算通讯。3区为所有各区雪橇车身信息交换中心，因此3区雪橇车身信息卡信息直接作用DM（车身信息）进行操作，同时各PLC相互之间留出40个字相互传送。操作方式：读卡器对雪撬车身信息进行读取-中央处理器-从DM区提取雪橇信息-放置在DM0000～DM1499-根据信息进行控制 或 进行位操作-10秒后清空。

5 结 论

该系统主要利用Controller Link网完成PLC与PLC的链接，NEPID系统读取的信息与工程管理服务器及PLC的链接，并完成数据传输，PLC能根据数据完成对汽车车身油漆生产全过程进行自动控制，对过程中的每一辆车身进行跟踪，记录和分析。由于Controller Link网的应用，各PLC间的数据得到了共享，这大大提高了生产效率，优化了控制。

参考文献

[1] 骆德汉.可编程控制器与现场总线网络控制[M].北京：科学出版社，2005，9：166-190.

[2] 李全利.可编程控制器及其网络系统的综合应用技术[M].北京：机械工业出版社，2005，1.

[3] 徐世许，郑 健，孙卫国.基于FINS协议的Controller Link网监控系统设计[J].计算 机工程，2007（10）：95-97.

[4] 杨小莉.Controller Link网的研究及其在污水处理监控系统中的应用[D].青岛：中国海洋大学，2007.

[5] 付洪壮.OMRON可编程序控制器两级网络架构应用技术的研究[D].大连：大连理工大学，2005.

[6] 祁文钊，霍罡.CS/CJ系列PLC应用基础及案例[M].北京：机械工业出版社.2006.