三菱CC-Link網(wǎng)絡(luò)在設(shè)備工藝生產(chǎn)線中的應(yīng)用
1、設(shè)備工藝要求
(1)蒸鋁機上有10臺蒸鋁小車,每臺小車可靈活上線和下線,每臺小車的編號、真空度、車位等相關(guān)信號在上位機顯示,并與主傳送帶有連鎖信號,即滿足工藝要求的燈碗由主傳送帶送往下一工序。
(2)鉚釘機、蒸鋁機、組裝機、烘裝機、涂膠機的傳動控制系統(tǒng)要滿足同步定位要求,即鉚釘機每3秒轉(zhuǎn)1個工位、蒸鋁機每27秒轉(zhuǎn)1個工位、組裝機每3秒轉(zhuǎn)1個工位、烘裝機每3秒轉(zhuǎn)1個工位、涂膠機每9秒轉(zhuǎn)1個工位,這5臺設(shè)備上的位置狀態(tài)和主傳送帶、傳送帶1、傳送帶2的位置狀態(tài)有連鎖信號,以便控制機械手的動作。
(3)該系統(tǒng)所有控制設(shè)備的狀態(tài)和參數(shù)均在上位機顯示和相應(yīng)的操作。
(4)故障及報警連鎖分為兩類,第一類故障報警為系統(tǒng)設(shè)備全停,第二類故障報警時,只為本設(shè)備停機,故障處理完成后,此設(shè)備恢復(fù)運行。
(5)恢復(fù)運行需要自動跟蹤系統(tǒng)的同步節(jié)拍,同步后才能啟動該設(shè)備的功能動作。 以下是該生產(chǎn)線的設(shè)備布置簡圖(1)
(圖1)
2、控制系統(tǒng)的配置設(shè)計簡介
按以上設(shè)備工藝對控制系統(tǒng)的要求,對目前的幾種PLC系統(tǒng)方案進行硬件配置和軟件功能比較,最后結(jié)果是三菱公司的CC-Link網(wǎng)絡(luò)方案性價比好,其系統(tǒng)配置圖(2)和系統(tǒng)配置說明如下。
(圖2)
從圖(2)可看到,控制系統(tǒng)采用AnS、FX2n兩種PLC,通訊網(wǎng)絡(luò)分別采用CC-Link網(wǎng)絡(luò)和RS485 N:N通訊網(wǎng)絡(luò)。因當時FX2N沒有CC-Link主站模塊,所以采用經(jīng)濟型A1SJHCUP作為CC-Link的主站。
(a)主站: A1SJHCPU, A1SJ71UC24-R4, A1SJ61BT11,A1SX41, A1S68AD, A1SY10, FX40DU.
(b)從站部分:蒸鋁機小車,F(xiàn)X2N-16MR, FX2N-32CCL, 10套。
同步控制,F(xiàn)X2N-32MR, FX2N-4AD, FX2N-32CCL.
其他控制(485主站),F(xiàn)X2N-128MR, FX2N-32CCL.
從該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可看到,CC-Link網(wǎng)絡(luò)為系統(tǒng)的主干,具有較快的通訊速度(10M),從站出現(xiàn)故障時不影響網(wǎng)絡(luò)的正常運行,10臺蒸鋁機小車的PLC通過CC-Link網(wǎng)絡(luò)能方便實現(xiàn)上線和下線動作要求,傳動同步控制PLC的連鎖信號通
過CC-Link網(wǎng)絡(luò)能較快地與其他控制設(shè)備的PLC進行信息交換。上位機監(jiān)控站通過主站CC-Link網(wǎng)絡(luò)對全部控制設(shè)備的狀態(tài)和數(shù)據(jù)進行監(jiān)控。RS485 N:N網(wǎng)絡(luò)為子干,用于通訊速度不高的設(shè)備PLC,整個網(wǎng)絡(luò)的信息流如圖(3)所示。
從系統(tǒng)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具有良好的性價比,它不但具有硬件上較好的配置性能和功能性能,還有豐富的軟件功能指令集,是目前小型PLC中的優(yōu)秀代表。
3、系統(tǒng)功能簡介
(1)蒸鋁機小車:10臺小車由蒸鋁機旋轉(zhuǎn)帶動運動,小車的電源和CC-Link網(wǎng)絡(luò)通訊通過小車上的電刷和蒸鋁機上滑環(huán)提供。每臺小車上真空設(shè)備的控制些均由小車上的PLC完成控制和連鎖,如電源故障、真空泵啟停等,每臺小車有自己的編號,真空度達到信號,以及小車位置信號通過CC-Link網(wǎng)絡(luò)傳遞主傳送帶PLC,去控制機械手和傳送帶。10臺小車的上線和下線應(yīng)用了CC-Link網(wǎng)絡(luò)中子站出現(xiàn)故障不影響網(wǎng)絡(luò)的正常運行的性能,如圖(4)。
注:每個從站的通訊點占2個站,所以編號為1#、3#、5#、……、20#。
(圖4)
(2)傳動系統(tǒng)的同步控制:傳動系統(tǒng)的同步控制由PLC和變頻器組成,5臺設(shè)備的同步節(jié)拍分別是,蒸鋁機27秒一個工位,鉚釘機、主裝機、烘裝機3秒一個工位,涂膠機9秒一個工位。同步控制功能有,正常5臺啟動,故障單臺跟蹤啟動。傳動系統(tǒng)達到同步要求后,通過CC-Link網(wǎng)絡(luò)將同步達到信號傳遞給相關(guān)機械手設(shè)備的PLC,圖(5)傳動同步控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖(5)
同步控制PLC在CC-Link中子站編號為21#,占4個站的通訊點,主傳送帶PLC子站編號25#,占4個站的通訊點。同步控制的連鎖條件是通過25#子站經(jīng)485 N:N通訊網(wǎng)絡(luò)完成,這里我們可知,25#子站是485 N:N通訊網(wǎng)絡(luò)的主站。
(3)上位機、40DU、其他PLC:上位機和FX-40DU連接在主站PLC上,通過上位機可監(jiān)控整個控制系統(tǒng)的狀況,上位機不在現(xiàn)場,在辦公室作為遠程監(jiān)控站。 人機界面40DU作為現(xiàn)場操作監(jiān)視終端,用于產(chǎn)品質(zhì)量檢測的參數(shù)設(shè)定,以及相關(guān)電源(高精度AC電源)監(jiān)視。其他PLC用于各自控制設(shè)備的動作。4、應(yīng)用情況
該系統(tǒng)應(yīng)用了CC-Link網(wǎng)絡(luò),使各控制柜之間的連線大大減少,方便了控制柜的安裝和調(diào)試,也為維護工作節(jié)省了時間。另一方面CC-Link網(wǎng)絡(luò)為設(shè)備功能增加提供了方便的擴展性能,無需更改原有的系統(tǒng)配置。該生產(chǎn)線已于2001年7月完成了調(diào)試,性能滿足設(shè)計要求(通訊速率5M),目前運往美國安裝投運。