CC-Link 在轮胎输送线改造中的应用

陈 亮，李 洁

（1.陕西重型汽车有限公司，陕西西安 710200；2.西安铁道技师学院，陕西西安 710000）

0 引言

CC-Link（Control &Communication Link，控制与通信链路系统）现场总线是三菱电机推出的开放式现场总线，以其开放性、高速性和抗干扰性的特点，被广泛应用于PLC 工业控制系统中。

CC-Link 是基于RS-485 通信的一种总线标准，具备丰富的RAS（Reliability、Availability、Serviceability，可靠性、可用性、可维护性）功能，包括备用主站、子站脱离、自动恢复、测试/监控等功能。通过它可以建立成本低廉的分散系统，并减少大量的接线工作。

1 CC-Link 现场总线系统的结构和通信方式

1.1 CC-Link 现场总线系统的结构

CC-Link 现场总线系统由主站和从站构成（图1）。主站负责管理、控制数据链接系统。从站可以是远程I/O 站、远程设备站、智能设备站、本地站等类型，包括远程I/O 模块、HMI、变频器、机器人、定位模块等，实现各种现场功能。

图1 CC-Link 现场总线结构

主站和从站之间通过专用线缆连接，最高支持10 Mbps 传输速度。当传输速度为156 kbps 时，最长通信距离可达1200 m，使用T 形分支中继器时，最多可延长至13 200 m，数据通信性能优于Profibus、DeviceNet、Modbus 等总线。

1.2 CC-Link 现场总线的通信方式

CC-Link 现场总线有远程网络模式和远程I/O 网络模式两种通信模式（表1），远程I/O 网络模式具有更短的链接扫描时间。在远程网络模式下，主站可以和所有从站（远程I/O站、远程设备站、智能设备站、本地站和备用主站）进行通信。远程I/O 网络模式用于只包括主站和远程I/O 站的系统，主站与远程I/O 站进行高速循环通信，加快远程I/O 站的响应。

表1 CC-Link 现场总线通信模式

主站和从站的数据传输方法包括循环传送和瞬时传送两种。循环传送可以周期性的传输远程 I/O 和远程寄存器的内容，主站与所有从站均可采用此种传输方法。瞬时传送可以指定对方并且在任意时机下都执行1:1 通信，仅能用于主站与本地站、智能设备站的数据传输。通信模式选用远程网络模式时，不仅允许循环传送，还允许瞬时传送，可以在任意时刻向智能设备站和本地站传送数据。

数据循环传送时，主站和从站的通信过程如图2 所示。

图2 循环通信过程

（1）PLC 电源接通时，CPU 中的网络参数传送到主站，CC-Link系统自动启动，数据链接开始。

（2）每次链接扫描时，从站的远程输入RX 的状态自动存储在主站的“远程输入RX”缓冲存储器中，通过自动刷新参数设置，位软元件的输入状态自动刷新到CPU 中。

（3）CPU 软元件的状态存储在“远程输出RY”缓冲存储器中，通过自动刷新参数设置，位软元件的输出状态自动刷新到从站的远程输出RY 中。

（4）CPU 软元件的传送数据存储在“远程寄存器RWw”缓冲存储器中，自动发送到从站的远程寄存器RWw 中。

（5）从站的远程寄存器RWr 数据自动存储在主站的“远程寄存器RWr”缓冲存储器中，自动刷新到参数设置的CPU 软元件中。

数据瞬时传送时，主站和从站的通信过程如图3 所示。

图3 主站和从站的瞬时通信过程

（1）使用G（P）.RIWT 指令，把主站中要写入从站的数据，从主站模块的发送缓冲存储器写入到智能设备站中的缓冲存储器，从站向主站回送一个写入完成回应。

（2）使用G（P）.RIRD 指令，把从站中要反馈主站的数据，从从站的缓冲存储器中读取到主站的接收缓冲存储器中，再存储到PLC 的CPU 软元件存储器中。

2 CC-Link 现场总线在轮胎输送线改造中的应用

轮胎输送线采用链式结构，将轮胎从集配区输送至装配生产线。电气控制系统由三菱PLC、图尔克Profibus 主、从站模块组成，通过Profibus 现场总线进行远程控制。经过长年使用，电气元件性能下降，频繁出现总线故障，导致设备停产。由于使用的三菱A 系列PLC 以及主、从站所使用的图尔克产品早已停产，市场已无法采购，因此对该设备的电气控制系统进行改造升级。

2.1 改造思路

为了缩短改造周期，降低改造难度，控制核心依然选用三菱品牌的PLC。由于各从站与主站的距离较远，最远的传输距离超过100 m，与PLC 直连接线复杂，成本较高，且容易造成信号丢失，因此远程控制方式选用现场总线。

轮胎输送线现场电磁环境复杂，存在大量的变频器、电机、大型风机等其他设备。为了增强与三菱PLC 的兼容性，提高主站模块与远程从站模块之间通信的稳定性，使用抗干扰能力较强的CC-Link 现场总线。同时，对电气控制系统的输入、输出模块进行对应的型号升级。

2.2 硬件选型

2.2.1 PLC 的CPU 及输入、输出模块选型

轮胎输送线原PLC 电气控制系统硬件见表2，使用三菱A2SHCPU-S1 型号的CPU、A1SX80 输入模块、A1SY10 输出模块。

表2 原电气控制系统硬件

通过查阅三菱技术手册，选用三菱Q02H 高性能CPU 替代原来的A2SHCPU-S1 型号CPU，处理速度从0.25 μs 提升至0.034 μs，I/O 点数从1024 点增加至4096 点，为以后控制系统扩展提供冗余。输入模块A1SX80 升级为QX80，输出模块A1SY10 升级为QY10。

2.2.2 CC-Link 主站、从站模块选型

原PLC 电气控制系统使用的Profibus 现场总线共有1 个主站和6 个远程I/O 从站，160 个远程输入点和144 个远程输出点，Profibus 远程I/O 分布见表3。

表3 Profibus 远程I/O 分布

根据《开放式现场网络CC-Link 产品目录》，与Q02H 型号CPU 匹配的主站模块是QJ61BT11N。为减少站数和接线，远程I/O模块中的输入模块选择输入形式为DC 输入的32 点模块AJ65SBTB1-32D，输出模块选择输出形式为继电器输出的16 点模块AJ65SBT2N-16R。CC-Link 远程I/O 分布见表4。

表4 CC-Link 远程I/O 分布

2.2.3 CC-Link 现场总线系统构成

根据硬件选型，改造后的CC-Link 现场总线系统包含1 个主站和15 个远程I/O 从站，系统构成如图4 所示。

图4 CC-Link 现场总线系统构成

2.2.4 电气控制系统硬件列表

经过硬件选型，改造后的电气控制系统硬件见表5。

表5 电气控制系统硬件

2.3 软件编程

2.3.1 CC-Link 现场总线网络配置

在GX Works 2 中对模块块数、起始I/O 号、类型、模式设置、总连接台数、远程输入（RX）、远程输出（RY）、远程寄存器（RWr）、远程寄存器（RWw）、站信息等CC-Link 现场总线的参数进行配置。配置步骤如下：

（1）在软件左侧的工程导航栏内依次打开“参数”→“网络参数”，双击“CC-Link”，打开CC-Link 网络配置窗口，CC-Link网络配置窗口如图5 所示。

图5 CC-Link 网络配置窗口

（2）模块块数设置为1。

（3）根据主站模块在PLC 基板上的安装位置，设置“起始I/O 号”为0000。

（4）类型设置为主站。

（5）模式设置选择远程网络（Ver.1 模式）。

（6）根据实际的连接站数量，设置“总连接台数”为15。

（7）根据CC-Link 远程I/O 分布表，远程输入（RX）、远程输出（RY）分别设置为X100、Y100。

（9）远程寄存器（RWr）、远程寄存器（RWw）分别设置为D2000、D3000。

（10）特殊继电器（SB）、特殊寄存器（SW）分别设置为SB0、SW0。

（11）点击“站信息”按钮，对CC-Link 的15个从站信息进行设置。由于全部是I/O 信号，因此站类型均选择“远程I/O 站”，占用站数选择“占用1 站”，其他参数默认即可，CC-Link 现场总线系统构成画面如图6 所示。

图6 CC-Link 现场总线系统构成

至此，CC-Link 所有参数设置完成，点击“设置结束”进行保存。

2.3.2 PLC 程序编程

根据CC-Link 参数设置，按功能模块，进行PLC 程序编程。程序包括初始化程序、启动程序、故障程序、停止器程序和指示灯程序5 部分。

初始化程序对CC-Link 的链路状态进行检测，并对故障进行处理，初始化程序如图7 所示。

图7 初始化程序

启动程序、故障程序、停止程序和指示灯程序等模块相互配合，完成轮胎从集配区输送至装配生产线的功能。

程序编制完成后，写入PLC 中，进行在线测试，轮胎输送线各项功能运行正常，达到改造升级的目的。

3 结语

轮胎输送线改造升级后，运行稳定，有效解决主、从站之间通信故障频发的问题。使用GX Works 2 自带的CC-Link 诊断功能，可以方便地对各站进行状态监视和链路测试，提高总线故障的排查效率。