三菱 CC-LINK 现场总线技术在变频传动上的应用

摘要：本文从现场总线原理出发，介绍了三菱 CC-LINK 现场总线技术。并通过 F500 系列变频器实现远程设备站的控制和通讯。
关键词：现场总线 CC-LINK 通讯
一： 引言：现场总线技术（ Fieldbus ）是 80 年代末、 90 年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。根据国际电工委员会（ IEC ）和美国仪表协会 (ISA) 的定义：现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字、双向传输、多分支结构的通信网络，它的关键标志是能支持双向多节点、总线式的全数字通讯，具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通信速率快、系统安全、造价低廉、维护成本低等特点。
二： CC-LINK 现场总线简介：三菱 CC-LINK 现场总线技术是 1996 年三菱电机以 “ 多厂家设备环境、高性能、省配线 ” 理念开发、公布和开放现场总线。 CC-LINK 现场总线技术是 Control&Communication Link ( 控制与通信链路系统 ) 的简称。具有性能卓越、应用广泛、使用简单、节省成本等突出优点。
一般而言，我们将网络系统分为 3 至 4 个层次：管理层、控制器层、部件层，部件层也就是指装置层和传感器层。由于三菱 CC-LINK 现场总线技术的数据容量大，通信速度多级可选择，三菱 CC-LINK 现场总线技术是一个复合的、开放的、适应性强的网络系统，能够适应于较高的管理层网络到较低的传感器层网络的不同范围。
CC-LINK 现场总线是一个以设备层为主的网络，一般情况下， CC-Link 整个网络可由一个主站和六十四个从站组成。 CC-Link 具有高速的数据传输速度，最高可达 10Mbps ，其底层通信协议遵循 RS-485 。 CC-Link 的数据通信方式可分为 2 种方式：循环通讯和瞬时传送。信息从主站传递到从站，信息数据将以 150 字节为单位分割，并以每批 150 字节传递。若从站传递到主站或其他从站，每批信息数据最大为 34 字节。瞬时传送需要由专用指令来完成。瞬时传送不会影响循环通信的时间。
三：站信息：
1 ：站的类型 （主站、本地站、远程站、智能设备站、远程 I/O 站）（必须要有一个主站）
2 ：站号：（ 1---64 ）
3 ：占用站的个数：（ 1---4 ）
4 ：通讯的波特率
确定好每个站的站信息之后，可以通过 CC-LINK 模块上的电位器旋扭来选择通讯的波特率和速度，整个系统所有的站保持一至的通讯的波特率。通讯的波特率和速度以决定整个系统的响应速度。
通讯波特率和速度选择表：

注 1 ：远程 I/O 站和远程设备站之间的电缆长度。
注 2 ：主站和相邻站之间的电缆长度。
站信息里还包括每个站分配的通讯缓冲区和自动更新缓冲区。
在 CC-LINK 中一个站占用的通讯缓冲区和自动更新缓冲区如下：
1 ：传送缓冲区容量： 32 位
2 ：接收缓冲区容量： 32 位
3 ：自动更新缓冲区容量： 8 个字。（读写各占 4 个字）
在 CC-LINLK 中，系统为每个站根据它们的站号和占有的站数分配了通讯缓冲区和自动更新缓冲区。不管是那一类的站类型。分配的均为一样。即使是远程 I/O 站，没有字的传送。系统也为其保留了自动更新缓冲区。只是在执行程序的时候不去扫描其所占的自动更新缓冲区的地址。这样以来，扫描周期就短，程序运行就更快。（具体分配的地址见手册）。
1 ：远程输入（ E0H----15FH ）
2 ：远程输出（ 160H----1DFH ）
3 ：远程寄存器（ 1E0H---2DF ）（写）
4 ：远程寄存器（ 2E0H---3DF ）（读）
本系统中变频器的站号设定必须在变频器输入电源之前进行，通电后不能更改设定。设定尽可能接照连续的原则来设定站号，不可重复对站号设定，设定时站号开关必须设定在正对开关指定的数字位置。
四：系统组成：
系统硬件组成如图 1 所示，主要由下列组件构成；

图 1 ：系统硬件组成

1 、 Q02CPU 为系统的核心组成， QJ61BT11 作为主站。
2 、 A970GOT-TBA-CH 人机界面用于设定和监视频率、启动电机及其它数据的设定和监视。
3 、 FR-A5NC 的 A500 变频器组一个 CC-LINK 远 程设备站，

图 2 ： CC-LINK 连接图（以三个站为例）

五：系统控制方式和程序设计：
在本系统中，通过 A970GOT-TBA-CH人机界面给定四台变频器的初始运行频率，同时启动四台变频器带动四条传送带做简易的同步控制。本系统在运行时，每一台变频器受到外部的扰动或来自动系统本自的扰动都是随动变化的。这样就可能引起控制系统的不稳定。在本系统中利用CC-LINK现场总线技术通过Q02CPU自动实时刷新读取变频器的运行频率。通过PLC自动控制程序，实时比较刷新频率和给定频率。取它们之间的差值做为系统引入扰动的反馈。从而实时给定每一个台变频器的控制频率。达到简易的同步控制的稳定效果。由于该系统控制的精度低，若是要提高整个系统的控制精度可以在每个电机上通过连轴器加一个编码器，采取高速计数的方法，获得电机的实际转速。通过比较和设定值的差值，取它们之间的差值做为系统反馈。实时高速控制电机的转速。
本文只讲述变频传动有关的程序设置。
1、CCLINK通信数据表：(以一号站为例，一号站占有一个站的通信数据)

CCLINK通信数据表
2 、 变频传动 初始化程序。

以上程序 CC-LINK模块的I/O地址为AO。首先检看模块连接是否正常，然后通过MOV HFB D2
命令执行 CC-LINK运行模式。具体的程序设计用户可以查看随模块一起的参考手册。