1 設(shè)計(jì)需求
超細(xì)煅燒陶土由于性能優(yōu)良，在化工、醫(yī)藥、日用、家化等產(chǎn)品中被廣泛采用，我國(guó)陶土資源豐富，但其煅燒工藝極其復(fù)雜，主要是其煅燒的溫度、時(shí)間等對(duì)煅燒陶土的性能影響極大，控制參數(shù)稍有變化，或許整爐陶土將報(bào)廢，針對(duì)如此嚴(yán)格的煅燒工藝，研制了一套采用CC-link總線組建的測(cè)控系統(tǒng)對(duì)煅燒爐的四個(gè)煅燒區(qū)進(jìn)行溫度、時(shí)間控制，取得了較好的控制效果，同時(shí)也產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益。為了提高CC-link總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)目旖菪浴⒈苊鈹?shù)據(jù)通信沖突，在CC-link實(shí)時(shí)通信中，采取了一系列的安全措施，以確保CC-link總線控制系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠性。
2 CC-link的特性與網(wǎng)絡(luò)安全
2.1 CC-link的特性
CC-link是Control&Communication link (控制與通信鏈路系統(tǒng))的簡(jiǎn)稱，是三菱電機(jī)于1996年推出的開放式現(xiàn)場(chǎng)總線，其數(shù)據(jù)容量大，通信速度多級(jí)可選擇，而且它是一個(gè)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是一個(gè)以設(shè)備層為主的網(wǎng)絡(luò)，一般情況下，CC-link整個(gè)一層網(wǎng)絡(luò)可由一個(gè)主站和六十四個(gè)從站組成。網(wǎng)絡(luò)中的主站由PLC擔(dān)當(dāng)，從站可以是遠(yuǎn)程I/O模塊、特殊功能模塊、帶有CPU和PLC本地站、人機(jī)界面、變頻器及各種測(cè)量?jī)x表、閥門等現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備。且可實(shí)現(xiàn)從CC-link到AS-I總線的聯(lián)接。CC-link具有高速的數(shù)據(jù)傳輸速度，最達(dá)可達(dá)10Mbps。CC-link的底層通信協(xié)議遵循RS485，一般情況下，CC-link主要采用廣播一輪詢的方式進(jìn)行通信，CC-link也支持主站與本地站、智能設(shè)備站之間的瞬間通信。
CC-link。具有性能卓越、應(yīng)用廣泛使用簡(jiǎn)單節(jié)省成本等突出優(yōu)點(diǎn)。
2.2 CC-link的數(shù)據(jù)通信方式
CC-link的通信形式可分為2種方式：循環(huán)通訊和瞬時(shí)傳送。循環(huán)通訊意味著不停地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。各種類型的數(shù)據(jù)交換即遠(yuǎn)程輸入RX，遠(yuǎn)程輸出RY和遠(yuǎn)程寄存器RWr、RWw。一個(gè)從站可傳遞的數(shù)據(jù)容量依賴于所占據(jù)的虛擬站數(shù)。占據(jù)一個(gè)從站意味著適合32位RX和/或RY，并以每四個(gè)字進(jìn)行重定向。如果一個(gè)裝置占據(jù)兩個(gè)虛擬站，那么它的數(shù)據(jù)容量就擴(kuò)大了一倍。除了循環(huán)通信，CC-link還提供主站、本地站及智能裝置站之間傳遞信息的瞬時(shí)傳送功能。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(shí)傳送需要由專用指令來完成。瞬時(shí)傳送不會(huì)影響循環(huán)通信的時(shí)間
2.3 CC-link測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)
CC-link的優(yōu)勢(shì)如下：
1）高速度大容量的數(shù)據(jù)傳送
2）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有多點(diǎn)接入、T型分支、星型結(jié)構(gòu)
3）CC-link使分布控制成為現(xiàn)實(shí)
4）自動(dòng)刷新功能、預(yù)約站功能
這一特性是CC－link獨(dú)特之處，以PLC作為CC-link的主站，由主站模塊管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行和數(shù)據(jù)刷新，主站模塊與PLC的CPU的數(shù)據(jù)刷新可在主站參數(shù)中設(shè)置刷新參數(shù)，便可以將所有的網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)監(jiān)視數(shù)據(jù)自動(dòng)刷新到PLC的CPU中，不需要編寫刷新程序，這樣，也不必要考慮CC-link主站模塊緩沖寄存區(qū)的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類型與緩沖區(qū)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，簡(jiǎn)化編程指令，減少程序運(yùn)行步驟，縮短掃描周期，保證系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)時(shí)性。預(yù)約站功能在系統(tǒng)的可擴(kuò)展性上顯示出極大的優(yōu)越性，也給我們系統(tǒng)開發(fā)提供很大的方便。預(yù)約站功能指CC-link在網(wǎng)絡(luò)組態(tài)時(shí)，可以將現(xiàn)在不掛上網(wǎng)絡(luò)而計(jì)劃將來掛接到CC-link的設(shè)備，在網(wǎng)絡(luò)組態(tài)時(shí)事先將這些設(shè)備的系統(tǒng)信息（站類型、占用數(shù)據(jù)量、站號(hào)等）在主站中登錄，而且可以將相關(guān)程序編寫好，這些預(yù)約站掛接到網(wǎng)絡(luò)中后，便可以自動(dòng)投入運(yùn)行，不需要重新進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組態(tài)。而且在預(yù)約站沒有掛接到網(wǎng)絡(luò)中時(shí)CC-link同樣可以正常運(yùn)行。
5）完善的RAS功能
RAS是Reliability（可靠性）、Availability（有效性）、Serviceability（可維護(hù)性）的縮寫。備用主站功能、在線更換功能、通信自動(dòng)恢復(fù)功能、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視功能、網(wǎng)絡(luò)診斷功能提供了一個(gè)可以信賴的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，幫助用戶在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
6）異抗噪性能和兼容性
7）互操作性和即插即用
8）瞬時(shí)傳送功能
總之，CC-link的設(shè)計(jì)提供給用戶最簡(jiǎn)單的使用和維護(hù)方法和措施。
組態(tài)簡(jiǎn)單：僅需要在參數(shù)表中設(shè)置相關(guān)的參數(shù)便可以完成系統(tǒng)的組態(tài)工作，以及數(shù)據(jù)刷新映射關(guān)系，（也可以通過專用的參數(shù)配置軟件進(jìn)行設(shè)置）；
接線簡(jiǎn)單：僅需要將3芯雙絞線的3根電纜按照DA、DB、DG對(duì)應(yīng)連接，另外接好屏蔽線和終端電阻，一般的系統(tǒng)接線便可完成；
設(shè)置簡(jiǎn)單：CC-link的每種兼容設(shè)備都有一塊CC-link接口卡，系統(tǒng)還需要對(duì)每一個(gè)站的站號(hào)和速度及相關(guān)信息進(jìn)行設(shè)置，而這些信息在這些接口模塊上有相應(yīng)的開關(guān)進(jìn)行設(shè)置。
維護(hù)簡(jiǎn)單：由于CC-link的卓越性能，和豐富的RAS功能，為CC-link的維護(hù)方便性和運(yùn)行可靠性提供了強(qiáng)有力的保證，其監(jiān)視和自檢測(cè)功能使CC-link系統(tǒng)的維護(hù)和故障后恢復(fù)系統(tǒng)變得方便和簡(jiǎn)單。
3系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 系統(tǒng)組成
為了提高整個(gè)控制系統(tǒng)的安全性以及可靠性，系統(tǒng)采用了雙機(jī)冗余措施。在雙主機(jī)系統(tǒng)中，二者處于對(duì)等地位，并且同時(shí)可以監(jiān)測(cè)對(duì)方的運(yùn)行情況以及網(wǎng)絡(luò)的沖突偵聽，并相互間傳遞心跳信息，一旦發(fā)現(xiàn)對(duì)方系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者連接的網(wǎng)絡(luò)故障，監(jiān)測(cè)方立即接管測(cè)控任務(wù)，從而保證了系統(tǒng)在任何時(shí)候系統(tǒng)主機(jī)的完整性和完好性，只要主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)安全，控制系統(tǒng)便會(huì)安全，實(shí)時(shí)性便可得到保證。兩臺(tái)冗余主機(jī)內(nèi)均安裝了PCI總線的CC-link總線網(wǎng)絡(luò)適配卡A80BD（E）－JB1BT13，主機(jī)配置相同以保證二者的MTTF、MTBF相近似，滿足系統(tǒng)相似性原理，對(duì)控制系統(tǒng)的安全性設(shè)計(jì)提供了保證。
從站采用AnSH PLC 智能控制單元，主要作用是管理AD、DA、DI/DO的端口I/O操作以及計(jì)數(shù)定時(shí)模塊的設(shè)定，并且將所采集的數(shù)據(jù)負(fù)責(zé)上傳到主站，并從主站獲得的控制參數(shù)下傳之AO、DO模塊，控制相應(yīng)的執(zhí)行結(jié)構(gòu)。AD、DA、DI/DO以及計(jì)數(shù)定時(shí)模塊分別用于采集煅燒爐中的溫度、給控制三相異步電機(jī)旋轉(zhuǎn)的變頻器提供0～10V控制信號(hào)源、控制電機(jī)的起停以及監(jiān)測(cè)控制開關(guān)的狀態(tài)、控制三相異步電機(jī)旋轉(zhuǎn)的時(shí)間等。模塊的選用為：★模擬量采集：AJ65BT-64AD ，★模擬量輸出：AJ65BT-64DAV ，★數(shù)字量輸入/輸出：AJ65BTB2-16DR，★熱電偶輸入：AJ65TB-68TD ，★高速計(jì)數(shù)器：AJ65BT－D62。四條從站的配置是相同的，分別控制四條生產(chǎn)線。
為了將系統(tǒng)集成為具有測(cè)量、控制、管理功能于一體的測(cè)控系統(tǒng)，在車間級(jí)的Intranet中集成了生產(chǎn)在線數(shù)據(jù)庫(kù)以及控制參數(shù)與工藝數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，生產(chǎn)在線數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器主要用于管理當(dāng)日當(dāng)班的人員、計(jì)劃調(diào)度以及生產(chǎn)完成情況，工藝數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器主要用于記錄生產(chǎn)工藝參數(shù)、重要工段以及重要設(shè)備的定時(shí)抽檢數(shù)據(jù)、故障幾率等，便于了生產(chǎn)管理。整個(gè)程序的設(shè)計(jì)功能如下：
3.2 系統(tǒng)功能：
(1)網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)采用CC-link現(xiàn)場(chǎng)總線，可高速的將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳至主站進(jìn)行管理。
(2)主站和從站，采用一臺(tái)三菱A系列PLC負(fù)責(zé)CC-link網(wǎng)絡(luò)的管理, 以及將數(shù)據(jù)送到上位PC機(jī)進(jìn)行分析和將中控室發(fā)出的指令送至現(xiàn)場(chǎng)從站。
(3)PC機(jī)單元，PC機(jī)將操作指令通過從站1 PLC傳送給受令執(zhí)行單元執(zhí)行操作，遠(yuǎn)程執(zhí)行單元將工作狀態(tài)通過從站PLC 傳送給PC機(jī)。PC機(jī)將車間中所有控制的工作狀態(tài)（開，關(guān)，報(bào)警）信息顯示出來供操作人員監(jiān)控。PC機(jī)接到報(bào)警和停線信息立即打印故障信息并計(jì)時(shí)。統(tǒng)計(jì)停線時(shí)間。并通過聲卡驅(qū)動(dòng)音箱進(jìn)行語音提示。
(4)為保證系統(tǒng)內(nèi)大量的數(shù)據(jù)傳輸，我們每一條生產(chǎn)線的參數(shù)采集和控制由一臺(tái)CC-link從站完成。所有測(cè)控參數(shù)測(cè)量值通過CC-link 與從站通訊。
4 結(jié)束語
眾所周知，CC-link網(wǎng)絡(luò)由于具有眾多的優(yōu)點(diǎn)以及眾多廠商的支持，在控制領(lǐng)域得到了成功應(yīng)用，已得到了用戶的高度評(píng)價(jià)。尤其是與傳統(tǒng)的控制方法相比，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)，安裝調(diào)試，維護(hù)和擴(kuò)展上，具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。因此，在實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域成功應(yīng)用CC-link具有典型的意義
