CC-Link現(xiàn)場總線的通信初始化設(shè)置方法和應(yīng)用比較分析

CC-Link現(xiàn)場總線是日本三菱電機(jī)公司主推的一種基于PLC系統(tǒng)的現(xiàn)場總線，這是目前在世界現(xiàn)場總線市場上唯一的源于亞洲、又占有一定市場份額的現(xiàn)場總線。它在實(shí)際工程中顯示出強(qiáng)大的生命力，特別是在制造業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。

在CC-Link現(xiàn)場總線的應(yīng)用過程中，最為重要的一部分便是對系統(tǒng)進(jìn)行通信初始化設(shè)置。目前CC-Link通信初始化設(shè)置的方法有三種，本文將對這三種不同的初始化設(shè)置方法進(jìn)行比較和分析，以期尋求在不同的情況下如何來選擇最簡單有效的通信初始化設(shè)置方法。這對CC-Link現(xiàn)場總線在實(shí)際工程中的使用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，一則為設(shè)計(jì)人員在保證設(shè)計(jì)質(zhì)量的前提下減少工作量和節(jié)省時(shí)間，二則也試圖探索一下是否可以進(jìn)一步發(fā)揮和挖掘CC-Link的潛力。

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡述

為了便于比較通信初始化設(shè)置方法，我們首先在實(shí)驗(yàn)室中建立了這樣一個(gè)小型的CC-Link現(xiàn)場總線系統(tǒng).整個(gè)系統(tǒng)的配置如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)配置

在硬件連接設(shè)置無誤之后，就可開始進(jìn)行通信初始化設(shè)置。

三種設(shè)置方法的使用

圖2 通信初始化程序的流程

首先采用的是最基本的方法,即通過編程來設(shè)置通信初始化參數(shù)。編制通信初始化程序的流程如圖2所示。首先在參數(shù)設(shè)定部分，將整個(gè)系統(tǒng)連接的模塊數(shù)，重試次數(shù)，自動返回模塊數(shù)以及當(dāng)CPU癱瘓時(shí)的運(yùn)行規(guī)定（停止）以及各站的信息寫入到存儲器相應(yīng)的地址中。在執(zhí)行刷新指令之后緩沖存儲器內(nèi)的參數(shù)送入內(nèi)部寄存區(qū)，從而啟動數(shù)據(jù)鏈接。如果緩沖存儲器內(nèi)參數(shù)能正常啟動數(shù)據(jù)鏈接，這說明通信參數(shù)設(shè)置無誤，這時(shí)就可通過寄存指令將參數(shù)寄存到E²PROM。這是因?yàn)橐坏嚯妰?nèi)部寄存區(qū)的參數(shù)是不會保存的，而E²PROM中的參數(shù)即使斷電仍然保存。同時(shí)通信參數(shù)必須一次性地寫入E²PROM，即僅在初始化時(shí)才予以執(zhí)行。此后CPU運(yùn)行就通過將E²PROM內(nèi)的參數(shù)送入內(nèi)部寄存區(qū)去啟動數(shù)據(jù)鏈接。值得注意的是，如果通信參數(shù)設(shè)置有誤（如參數(shù)與系統(tǒng)所采用的硬件不一致，或參數(shù)與硬件上的設(shè)置不一致），數(shù)據(jù)鏈接將無法正常啟動，但通常并不顯示何處出錯(cuò)，要糾正只有靠自己細(xì)心而又耐心地檢查，別無它法。反過來，如果通信參數(shù)設(shè)置正確而硬件上的設(shè)置有錯(cuò)，CC-Link通信控制組件會提供出錯(cuò)信息，一般可通過編程軟件包的診斷功能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的類型和錯(cuò)在哪里。

第二種通信初試化設(shè)置的方法是使用CC-Link 通信配置的組態(tài)軟件GX-Configurator for CC-Link。該組態(tài)軟件可以對A系列和QnA系列的PLC進(jìn)行組態(tài)，實(shí)現(xiàn)通信參數(shù)的設(shè)置。

整個(gè)組態(tài)的過程十分簡單，在選擇好主站型號之后就可以進(jìn)行主站的設(shè)置，此后再陸續(xù)添加所連接的從站，并進(jìn)行從站的設(shè)置，包括從站的型號和其所占用站的個(gè)數(shù)。最后組態(tài)完成的畫面如圖3所示。

在組態(tài)過程中的各個(gè)模塊的基本信息都會顯示在組態(tài)完成的畫面上，整個(gè)畫面簡單直觀，系統(tǒng)配置一目了然。然而在組態(tài)完成后啟動數(shù)據(jù)鏈接時(shí)出現(xiàn)了問題。

圖3 組態(tài)完成畫面

當(dāng)選擇“Download master parameter file”之后，彈出一對話框，要求選擇是將參數(shù)寫到E²PROM還是緩沖存儲器。無論選擇其中任何一種，軟件都會提示“是否現(xiàn)在執(zhí)行數(shù)據(jù)鏈接?”，如果選擇“是”，各站點(diǎn)的LED燈指示正常。然而當(dāng)把此時(shí)運(yùn)行正常的PLC復(fù)位后重新運(yùn)行，各站點(diǎn)均出錯(cuò)。這種情況說明組態(tài)文件并未能真正寫入到E²PROM中，也就是說該組態(tài)軟件并不具備將參數(shù)寫入E²PROM這部分功能。因此在這種情況下為了能使用E²PROM啟動數(shù)據(jù)鏈接，就必須在主站中再寫入“參數(shù)寄存到E²PROM”這段程序，靠組態(tài)和編程共同作用來正常啟動數(shù)據(jù)鏈接。顯而易見，這種方法是利用組態(tài)軟件包設(shè)置通信參數(shù)，再利用編程將這些參數(shù)寫E²PROM，這才得以完成數(shù)據(jù)鏈接所必須的最后步驟。當(dāng)然這在實(shí)際使用時(shí)會帶來某些不便，但它畢竟可以省略將通信參數(shù)寫入緩沖寄存區(qū)的一段程序，在這個(gè)意義上也給CC-Link的使用者帶來許多便利。

最后一種方法是通過CC-Link網(wǎng)絡(luò)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)通信參數(shù)設(shè)定。由于這是小Q系列的PLC新增的功能，而A系列和QnA系列PLC并不具備這項(xiàng)功能。因而在進(jìn)行這種設(shè)置方法的實(shí)驗(yàn)就必須將原先使用的主站模塊換成Q系列的PLC。

整個(gè)設(shè)置的過程相當(dāng)方便。只要在GPPW軟件的網(wǎng)絡(luò)配置菜單中，設(shè)置相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，遠(yuǎn)程I/O信號就可自動刷新到CPU內(nèi)存，還能自動設(shè)置CC-Link遠(yuǎn)程元件的初始參數(shù)。如下圖所示。如果整個(gè)CC-Link現(xiàn)場總線系統(tǒng)是由小Q 系列和64個(gè)遠(yuǎn)程I/O模塊構(gòu)成的，甚至不須設(shè)置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)即可自動完成通信設(shè)置的初試化。

比較和分析

在使用過這三種不同的方法之后，對它們的優(yōu)點(diǎn)和弊端都有了一個(gè)更為全面地認(rèn)識和理解。

編制傳統(tǒng)的梯形圖順控程序來設(shè)置通信參數(shù)最為復(fù)雜，編程時(shí)耗費(fèi)的時(shí)間長。并且在調(diào)試時(shí)一旦發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，就需要一條條指令校對，尋找出錯(cuò)誤所在，因此有著很大的工作量。然而它仍然有著其他方法所沒有的優(yōu)勢。首先，在編完整個(gè)設(shè)置的程序之后就能非常清晰的了解整個(gè)設(shè)置過程，掌握PLC是如何運(yùn)作，啟動數(shù)據(jù)鏈接的。其次，整個(gè)編程的思路非常清晰，而且要編制正確的程序必須建立在熟練的掌握各種軟元件的使用條件的基礎(chǔ)之上，因而在這個(gè)過程中能夠?qū)Ω鱾€(gè)軟元件的功能，接通條件都能有非常好的理解，并能熟練使用。對初學(xué)且有志牢固掌握CC-Link通信設(shè)計(jì)者最好從這里入手。

采用的組態(tài)軟件進(jìn)行設(shè)置的最大的優(yōu)勢就在于簡單直觀，在畫面上能夠明了地看到整個(gè)系統(tǒng)的配置，包括主站所連接的從站個(gè)數(shù)，各從站的規(guī)格和性能，一目了然。而且一旦發(fā)生錯(cuò)誤或是要更改參數(shù)，都能夠很快地完成，節(jié)省了很多時(shí)間和工作量。然而它也有一個(gè)最大的缺陷，就是無法將參數(shù)寄存到E²PROM中，在復(fù)位之后，剛寫入的組態(tài)內(nèi)容將不復(fù)存在。倘若在實(shí)際的應(yīng)用中，現(xiàn)場的情況錯(cuò)綜復(fù)雜，會遇到很多預(yù)想不到的問題，如果中途需要復(fù)位，那么組態(tài)軟件將無能為力，必需重新設(shè)置再寫入，這樣會影響工作進(jìn)度。因此，在這種情況下采用組態(tài)軟件，并輔以將通信參數(shù)從緩沖積存區(qū)寫入E²PROM的程序，就能完成整個(gè)系統(tǒng)的初始化設(shè)置。此外，組態(tài)軟件目前還不支持小Q系列的PLC。

最后，利用網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置的方法簡單有效，只要按規(guī)定填寫一定量的參數(shù)之后就能夠很好的取代繁冗復(fù)雜的順控程序。在發(fā)生錯(cuò)誤或是需要修改參數(shù)時(shí)，同組態(tài)軟件一樣，也能很快地完成，減少設(shè)置時(shí)間。然而它的不足之處，在于設(shè)置過程中跳過了很多重要的細(xì)節(jié)，從而無法真正掌握PLC的內(nèi)部的運(yùn)作過程，比較抽象。例如在填寫了眾多參數(shù)之后，雖然各站的數(shù)據(jù)鏈路能正常執(zhí)行，但是卻無法理解這些參數(shù)之間是如何聯(lián)系的，如何作用的，如何使得各站的數(shù)據(jù)鏈接得以正常完成。

小結(jié)

總之，三種方法各有千秋，適用于在不同的目的和不同的情況下（譬如不同的PLC系列）供使用者靈活選用。如果旨在清晰地了解PLC內(nèi)部的運(yùn)作，可以用編程的方法；如果旨在節(jié)省設(shè)計(jì)人員的工作量，減少設(shè)計(jì)調(diào)試時(shí)間，可以用網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的方法。組態(tài)軟件的方法可以算是這兩種的結(jié)合。在實(shí)際的應(yīng)用中，通過網(wǎng)絡(luò)參數(shù)來進(jìn)行通信初始化設(shè)置的方法不失為一種最為優(yōu)越的方法，方便、可靠、功能全面這三點(diǎn)就已經(jīng)很好的滿足了系統(tǒng)的需求，縮短了CC-Link現(xiàn)場總線在應(yīng)用于各種不同的工控場合時(shí)設(shè)計(jì)和調(diào)試的時(shí)間，降低了工作的難度，更方便了以后的故障檢修和維護(hù)。遺憾的是它只適用于小Q系列PLC。

隨著通信技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，相信在不久的將來現(xiàn)場總線技術(shù)及其相關(guān)技術(shù)將發(fā)展得更為成熟和完善，并將出現(xiàn)更為便利且功能強(qiáng)大的通信設(shè)置的方法，使將來的現(xiàn)場總線技術(shù)更好地應(yīng)用于現(xiàn)場。