CC－Link在天線開閉所控制中的應(yīng)用

1  引言

天線開閉所是低頻發(fā)信系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，它起著大功率發(fā)信機(jī)和天線之間的橋梁作用。在天線開閉所中通過交流電機(jī)控制一系列隔離開關(guān)的閉合、斷開可以實(shí)現(xiàn)無線電信號(hào)經(jīng)不同方向的天線輻射出去以及天線接地等功能。所以及時(shí)準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)開閉所多部電機(jī)的監(jiān)控是開閉所控制的關(guān)鍵。目前大多數(shù)開閉所與大功率發(fā)信機(jī)之間的距離都比較遠(yuǎn)，而且現(xiàn)場設(shè)備和電纜都處在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境中，傳統(tǒng)的控制方法易導(dǎo)致現(xiàn)場配線復(fù)雜和控制信號(hào)穩(wěn)定性差等問題。本文針對以上問題介紹一種基于q系列可編程邏輯控制器(programmable logic controller，plc)cc-link現(xiàn)場總線的天線開閉所控制。
2  cc-link現(xiàn)場總線

2.1 cc-link概述

cc-link(control& communication link)是三菱電機(jī)于1996年以“多廠家設(shè)備環(huán)境、高性能、省配線”理念開發(fā)、公布的開放式現(xiàn)場總線。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)到較低的傳感器網(wǎng)絡(luò)的不同范圍。cc-link現(xiàn)場總線是一個(gè)以設(shè)備層為主的網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)一層網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)主站和最多64個(gè)從站組成。網(wǎng)絡(luò)中的主站由plc但當(dāng)，從站可以是遠(yuǎn)程i/o模塊、特殊功能模塊、帶有cpu和plc的本地站、人機(jī)界面、變頻器及各種測量儀表、閥門等現(xiàn)場儀表設(shè)備[1]。

cc-link的底層通訊總線協(xié)議遵循rs485接口標(biāo)準(zhǔn)。一般情況下，cc-link主要采用廣播輪詢的方式進(jìn)行通信。具體方式是：主站將刷新數(shù)據(jù)(ry/rww)發(fā)送到所有從站，與此同時(shí)輪詢從站1，從站1對主站的輪詢作出響應(yīng)(rx/rwr)，同時(shí)將該響應(yīng)告知其它從站；然后主站輪詢從站2(此時(shí)并不發(fā)刷新數(shù)據(jù))，從站2給出響應(yīng)，并將該響應(yīng)告知其它從站，依次類推，循環(huán)往復(fù)。該方式的數(shù)據(jù)傳輸率非常高。除廣播輪詢方式外，cc-link也支持主站與本站、智能設(shè)備站之間的瞬時(shí)通信。瞬時(shí)傳輸不會(huì)對廣播輪詢的循環(huán)掃描時(shí)間造成影響[2][3]。

2.2 cc-link優(yōu)勢和特點(diǎn)

(1)減少配線，提高效率。cc-link顯著減少了當(dāng)今復(fù)雜的生產(chǎn)線上的控制線和電源線。減少配線和安裝設(shè)備的費(fèi)用；減少配線時(shí)間；更有利于維護(hù)。

(2)高速的輸入輸出響應(yīng)。cc-link實(shí)現(xiàn)了最高位100mbps的高速通訊速度，輸入輸出響應(yīng)可靠，并且響應(yīng)時(shí)間快，可靠和具有確定性，能輕松應(yīng)對要求快速i/o響應(yīng)和大容量數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。

(3)延長距離方便。cc-link網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的總距離可以延長到1200m(在156kb/s速率下)，通過使用中繼器和光中繼器模塊，傳輸距離可進(jìn)一步延長至13.2km，這樣可以靈活地支持所需的設(shè)備。

(4)豐富的ras功能。ras(reliability，availability，serviceability)是可靠性、有效性、易維護(hù)性的縮寫，cc-link依靠ras功能實(shí)現(xiàn)高可靠性。該功能包括備用主站、從站脫離、自動(dòng)恢復(fù)、測試和監(jiān)控，它提供了高可靠性的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)并使網(wǎng)絡(luò)癱瘓的時(shí)間最小化。

3  系統(tǒng)構(gòu)成

天線開閉所由18個(gè)隔離開關(guān)組成，對天線開閉所的控制主要是在遠(yuǎn)程完成對隔離開關(guān)控制電機(jī)的啟動(dòng)停止、聯(lián)鎖控制及狀態(tài)檢測。基于以上要求，cc-link控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

天線開閉所cc-link控制系統(tǒng)是采用三菱公司melsec-q系列plc為主控。通過cc-link總線電纜連接9個(gè)遠(yuǎn)程i/o輸入模塊、9個(gè)遠(yuǎn)程i/o輸出模塊和一個(gè)模擬量輸入模塊，melsec-q系列plc主基板上的基板擴(kuò)展連接器連接1個(gè)三菱got觸摸屏，melsec-q系列plc主基板上的插槽安裝q系列的輸入模塊、輸出模塊、cc-link主站通信模塊和h網(wǎng)絡(luò)模塊[4][5]。

cc-link現(xiàn)場總線，將現(xiàn)場數(shù)據(jù)高速地傳至主站進(jìn)行管理。采用一臺(tái)三菱q系列plc負(fù)責(zé)cc-link網(wǎng)絡(luò)管理，還負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)通過上層網(wǎng)絡(luò)送到監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析，并將中控室發(fā)出的指令送至現(xiàn)場從站。觸摸屏將開閉所中所有受控設(shè)備的工作狀態(tài)信息顯示出來供操作人員監(jiān)控。

圖1  基于cc-link天線開閉所控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

圖2主站和遠(yuǎn)程站通訊示意圖
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4  系統(tǒng)通訊實(shí)現(xiàn)

主站和遠(yuǎn)程站之間的通信過程如圖2所示。當(dāng)和遠(yuǎn)程站通信時(shí)，和遠(yuǎn)程站交換的信號(hào)(初始數(shù)據(jù)請求標(biāo)志、出錯(cuò)復(fù)位請求標(biāo)志等)使用遠(yuǎn)程輸入rx和遠(yuǎn)程輸出ry進(jìn)行通信；而數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(平均處理規(guī)格、數(shù)字輸出值等)使用遠(yuǎn)程寄存器rww和rwr進(jìn)行通訊[6]。

通訊前，主站必須用初始化程序進(jìn)行初始化設(shè)置，實(shí)現(xiàn)軟元件與地址的映射。主站需設(shè)定的參數(shù)有：站號(hào)；傳輸速率；連接模塊的數(shù)量；重試的次數(shù)；自動(dòng)返回模塊的數(shù)量；備用主站指定； cpu宕機(jī)時(shí)的指定操作；掃描模式指定；延遲時(shí)間設(shè)置；預(yù)留站點(diǎn)的指定；錯(cuò)誤無效的站的規(guī)格；站有站數(shù)；分配通信緩沖區(qū)和自動(dòng)更新緩沖區(qū)。預(yù)先把這些參數(shù)記錄到主站模塊中，這樣在每次主站模塊啟動(dòng)的時(shí)候不需要寫入?yún)?shù)。各個(gè)從站也要設(shè)定相應(yīng)的通信參數(shù)(站號(hào)、占用站的數(shù)目、傳輸速率)和編制相應(yīng)的通信程序。

最后通過led顯示器或順控程序確認(rèn)系統(tǒng)運(yùn)行情況。

5  系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)采用三菱公司的gx developer ver.8軟件對q02h型plc進(jìn)行軟件編程。開閉所控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要完成頻點(diǎn)選擇、開閉所接入或接地、系統(tǒng)自檢等控制。為了保證程序的可靠性、易讀性，將控制系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì)為子程序模塊式結(jié)構(gòu)，不同的子程序模塊完成不同的功能。開閉所控制系統(tǒng)主程序流程如圖3所示。


圖3 開閉所控制系統(tǒng)主程序流程

6  結(jié)束語

cc-link總線技術(shù)在天線開閉所中的應(yīng)用使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得到簡化。不僅降低成本，簡化控制系統(tǒng)的配置，節(jié)省大量控制線纜，而且提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，尤其是其靈活全面的故障診斷能力及網(wǎng)絡(luò)通訊能力，方便了施工、調(diào)試和維護(hù)，系統(tǒng)性能大幅度提高。使控制系統(tǒng)的檔次上一個(gè)臺(tái)階，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行全程自動(dòng)化監(jiān)控。