开放式现场总线CC-Link在灯泡自动生产线中的应用

摘要：生产线由铆钉机、蒸铝机、主装机、烘装机、涂胶机、固化炉、以及传送带等设备组成，灯泡的组装完全通过这条生产线自动完成。由于各设备之间的控制有相关连锁要求，以及各个设备独立动作要求，为了满足设备性能要求。本文简单介绍CC-Link网络在该控制系统的应用和设计思想。
1、设备工艺要求
  (1)蒸铝机上有10台蒸铝小车，每台小车可灵活上线和下线，每台小车的编号、真空度、车位等相关信号在上位机显示，并与主传送带有连锁信号，即满足工艺要求的灯碗由主传送带送往下一工序。
  (2)铆钉机、蒸铝机、组装机、烘装机、涂胶机的传动控制系统要满足同步定位要求，即铆钉机每3秒转1个工位、蒸铝机每27秒转1个工位、组装机每3秒转1个工位、烘装机每3秒转1个工位、涂胶机每9秒转1个工位，这5台设备上的位置状态和主传送带、传送带1、传送带2的位置状态有连锁信号，以便控制机械手的动作。
  (3)该系统所有控制设备的状态和参数均在上位机显示和相应的操作。
  (4)故障及报警连锁分为两类，第一类故障报警为系统设备全停，第二类故障报警时，只为本设备停机，故障处理完成后，此设备恢复运行。
  (5)恢复运行需要自动跟踪系统的同步节拍，同步后才能启动该设备的功能动作。  以下是该生产线的设备布置简图(1)

(图1)
2、控制系统的配置设计简介
   按以上设备工艺对控制系统的要求，对目前的几种PLC系统方案进行硬件配置和软件功能比较，最后结果是三菱公司的CC-Link网络方案性价比好，其系统配置图(2)和系统配置说明如下。

(图2)
从图(2)可看到，控制系统采用AnS、FX2n两种PLC，通讯网络分别采用CC-Link网络和RS485 N:N通讯网络。因当时FX2N没有CC-Link主站模块，所以采用经济型A1SJHCUP作为CC-Link的主站。
(a)主站：    A1SJHCPU, A1SJ71UC24-R4, A1SJ61BT11,A1SX41, A1S68AD, A1SY10, FX40DU.
(b)从站部分：蒸铝机小车，FX2N-16MR, FX2N-32CCL, 10套.
             同步控制，FX2N-32MR, FX2N-4AD, FX2N-32CCL.
             其他控制(485主站)，FX2N-128MR, FX2N-32CCL.
    从该系统的网络结构可看到，CC-Link网络为系统的主干，具有较快的通讯速度(10M)，从站出现故障时不影响网络的正常运行，10台蒸铝机小车的PLC通过CC-Link网络能方便实现上线和下线动作要求，传动同步控制PLC的连锁信号通
过CC-Link网络能较快地与其他控制设备的PLC进行信息交换。上位机监控站通过主站CC-Link网络对全部控制设备的状态和数据进行监控。RS485 N:N网络为子干，用于通讯速度不高的设备PLC，整个网络的信息流如图(3)所示。


从系统配置可看到除主站用AnS系列 PLC，其他均采用FX2N系列的PLC，因FX2N PLC具有良好的性价比，它不但具有硬件上较好的配置性能和功能性能，还有丰富的软件功能指令集，是目前小型PLC中的优秀代表。
3、系统功能简介
       (1)蒸铝机小车：10台小车由蒸铝机旋转带动运动，小车的电源和CC-Link网络通讯通过小车上的电刷和蒸铝机上滑环提供。每台小车上真空设备的控制些均由小车上的PLC完成控制和连锁，如电源故障、真空泵启停等，每台小车有自己的编号，真空度达到信号，以及小车位置信号通过CC-Link网络传递主传送带PLC，去控制机械手和传送带。10台小车的上线和下线应用了CC-Link网络中子站出现故障不影响网络的正常运行的性能，如图(4)。
       注：每个从站的通讯点占2个站，所以编号为1＃、3＃、5＃、……、20＃。

(图4)
(2)传动系统的同步控制：传动系统的同步控制由PLC和变频器组成，5台设备的同步节拍分别是，蒸铝机27秒一个工位，铆钉机、主装机、烘装机3秒一个工位，涂胶机9秒一个工位。同步控制功能有，正常5台启动，故障单台跟踪启动。传动系统达到同步要求后，通过CC-Link网络将同步达到信号传递给相关机械手设备的PLC，图(5)传动同步控制系统结构图。

图(5)
同步控制PLC在CC-Link中子站编号为21＃，占4个站的通讯点，主传送带PLC子站编号25#，占4个站的通讯点。同步控制的连锁条件是通过25＃子站经485 N:N通讯网络完成，这里我们可知，25＃子站是485 N:N通讯网络的主站。
(3)上位机、40DU、其他PLC：上位机和FX-40DU连接在主站PLC上，通过上位机可监控整个控制系统的状况，上位机不在现场，在办公室作为远程监控站。 人机界面40DU作为现场操作监视终端，用于产品质量检测的参数设定，以及相关电源(高精度AC电源)监视。其他PLC用于各自控制设备的动作。

4、应用情况
       该系统应用了CC-Link网络，使各控制柜之间的连线大大减少，方便了控制柜的安装和调试，也为维护工作节省了时间。另一方面CC-Link网络为设备功能增加提供了方便的扩展性能，无需更改原有的系统配置。该生产线已于2001年7月完成了调试，性能满足设计要求(通讯速率5M)，目前运往美国安装投运。