基于CC-Link協(xié)議可視化定量罐裝控制系統(tǒng)的設(shè)計

趙碩 陶麗萍

摘 要：本課題設(shè)計的定量罐裝系統(tǒng)可用于實現(xiàn)各種水劑的定量灌裝，采用三臺PLC，基于CC-Link網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，將一臺PLC作為主站，其余作為從站的分布式IO的控制模式，同時利用MCGS觸摸屏進(jìn)行監(jiān)控，模擬顯示并實時監(jiān)控罐裝控制系統(tǒng)的全部工作過程。在操作過程還增加了特色語音播報，通過播報系統(tǒng)目前的工作狀態(tài)，提高用戶的使用體驗。同時還創(chuàng)新性增加語音識別功能，用戶可通過語音指令來控制系統(tǒng)運行，有效地提高了系統(tǒng)控制的個性化和智能化水平。

關(guān)鍵詞：定量罐裝;CC-Link協(xié)議;分布式IO;可視化;語音播報;語音識別

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.125

1 引言

在煉油、化工、制藥等行業(yè)中，對各種水劑進(jìn)行定量罐裝是其生產(chǎn)過程中十分重要的組成部分。本設(shè)計中采用了三菱PLC和昆侖動態(tài)觸摸屏來對定量罐裝系統(tǒng)進(jìn)行控制，增加了特色語音識別和語音播報功能，用戶可通過語音指令來控制系統(tǒng)運行，還可播報系統(tǒng)目前的工作狀態(tài)，該設(shè)計提高生產(chǎn)和管理自動化水平有很大的幫助，同時又提升了生產(chǎn)效率，使用了自動化方式解放了人力。

2 系統(tǒng)控制要求

定量罐裝控制系統(tǒng)包含有5臺，分別是，理瓶電機(jī)M1（M1為雙速電機(jī)，雙速電機(jī)能自動△-YY切換，并且需要考慮過載保護(hù)）。壓蓋電機(jī)M2（M2為三相異步電機(jī)，只進(jìn)行單向運行）。傳送帶電機(jī)M3（采用PLC模擬量模塊輸出0-10V電壓控制變頻器的0-50HZ運行）。電機(jī)M4為控制灌裝嘴電機(jī)（M4為步進(jìn)電機(jī)，設(shè)置為4細(xì)分）。定量電機(jī)M5（M5為伺服電機(jī)，要求伺服電機(jī)能進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，PLC發(fā)出2000個高速脈沖，電機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈）。前擋板氣缸YV1、后擋板氣缸YV2、夾緊YV3分別由PLC數(shù)字量輸出點控制，置位則推出，復(fù)位則返回。

3 系統(tǒng)硬件組成

該控制系統(tǒng)包含三臺PLC。一臺Q系列PLC作為系統(tǒng)主站，從站1和從站2分別由兩臺三菱的FX3U系列晶體管輸出和繼電器輸出的PLC構(gòu)成，從站兩臺PLC對系統(tǒng)的M1～M5、語音播報模塊分別進(jìn)行控制，控制原理框圖如圖1所示。

3.1 主站電氣原理

主站PLC采用Q00UCPU模塊，Q35B的基板，Q61P的電源模塊，QX40的輸入模塊，QY10的輸出模塊，QJ16BT11N的通訊模塊。圖2為主站PLC的電氣原理圖。

3.2 從站1電氣原理

從站1的PLC選用三菱FX3U-32MR，該PLC具有16路輸入，繼電器類型的16路輸出，作為從站1的MRPLC去控制系統(tǒng)中的理瓶電機(jī)M1，壓蓋電機(jī)M2。從站1的電氣原理如圖3所示。

該控制系統(tǒng)包含兩臺三相異步電動機(jī)一臺雙速電機(jī)一臺步進(jìn)電機(jī)一臺伺服電機(jī)，M1電機(jī)是可實現(xiàn)高低兩速的雙速電機(jī)，M2電機(jī)是由PLC控制單向運行的三相異步電動機(jī)。語音播報模塊選用BY6500，可對M1～M5電機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行實時播報。語音識別模塊選用YS-LDV7一體化的智能語音識別模塊，可進(jìn)行“單機(jī)運行”等模式的語音控制。

3.3 從站2電氣原理

從站2的PLC選用三菱FX3U-32MT，該PLC同樣具有16路輸入，晶體管類型的16路輸出。負(fù)責(zé)直接控制M3（傳送帶電機(jī)）和M4（灌裝嘴電機(jī)）和M5（定量電機(jī)）。M3電機(jī)為由E740型變頻器控制的三相異步電動機(jī)多段速運行，無極調(diào)速由從站2PLC及FX3U-3A-ADP模擬量模塊控制，采用模擬量模塊輸出0-10V電壓控制變頻器的0-50HZ運行。M4電機(jī)是步科3S57Q-04079型三相步進(jìn)電機(jī)，采用3M458型步科驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動。M5電機(jī)為ECMA-C20604型伺服電機(jī)，采用ASD-B2型伺服驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動。從站2的電氣原理如圖4所示。

4 PLC控制程序流程圖

本項目設(shè)計的定量罐裝控制系統(tǒng)在正常運行時，可進(jìn)行工作模式的選擇，單機(jī)工作模式和聯(lián)機(jī)工作模式。單機(jī)模式用于系統(tǒng)中M1～M5電機(jī)的調(diào)試，調(diào)試過程中，由語音播報模塊對各電機(jī)運行狀態(tài)進(jìn)行播報。聯(lián)機(jī)模式即為系統(tǒng)自動運行狀態(tài)。系統(tǒng)的PLC程序控制流程圖如圖5所示，并在三菱公司提供的GX Works2軟件中進(jìn)行主站、從站1和從站2程序的編寫。

5 MCGS人機(jī)界面設(shè)計

該定量罐裝系統(tǒng)可通過觸摸屏開放式對液體罐裝容量大小進(jìn)行設(shè)定，可滿足不同產(chǎn)品不同容量控制需求的多樣化，并可對生產(chǎn)線的速度進(jìn)行設(shè)置，并對已壓蓋的瓶數(shù)、加工箱數(shù)等通過觸摸屏進(jìn)行實時監(jiān)控顯示，提高了系統(tǒng)控制的可視化程度?？山M態(tài)界面如圖6～8所示。

6 主從站PLC通訊

在該定量罐裝控制系統(tǒng)中，將三菱三臺PLC建立的CC-Link總線的控制方法，采用這種控制技術(shù)，能很好的將各執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以最優(yōu)最近的方法，分配到響應(yīng)的站點上，形成站與站之間的通信，通過站模塊組建工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)[1]。

CC-Link通訊構(gòu)建主從站需選擇通訊模塊。主站PLC的CC-LINK接口模塊是QJ61BT11，從站1、2的CC-LINK接口模塊是FX3U-32CCL，通訊模塊可看作特殊模塊連接在各自PLC上。利用雙絞屏蔽電纜將主站、從站1和從站2通訊A線通訊B線端子相連，如圖9所示。并對主站和兩個從站通訊模塊的站號進(jìn)行設(shè)置、主站設(shè)置為0，從站1和從站2的站號分別設(shè)置為1和2，將相應(yīng)的站號設(shè)置旋轉(zhuǎn)開關(guān)撥至對應(yīng)的站號數(shù)字即可。

CC-Link通訊硬件配置后，還需在主站Q系列PLC里進(jìn)行組態(tài)并在編程軟件GX Works2中對CC-Link通訊的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，在“I/O分配設(shè)置”中 根據(jù)對應(yīng)的插槽然后編輯“起始XY”的參數(shù)，“輸入”“輸出”“智能”分別對應(yīng)“0000”“0020”“00A0”。設(shè)置結(jié)束后，接著在“網(wǎng)絡(luò)參數(shù)”中進(jìn)行“CC-Link”參數(shù)的編輯[2]?！癈C-Link”參數(shù)設(shè)置包括總連接臺數(shù)，遠(yuǎn)程輸入（RX），遠(yuǎn)程輸出（RY），遠(yuǎn)程寄存器（RWr），遠(yuǎn)程寄存器（RWw）以及站信息等設(shè)置，如圖10所示。

7 結(jié)束語

該定量罐裝控制系統(tǒng)采用三臺PLC，基于CC-Link網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，構(gòu)建最優(yōu)最近的站與站之間的分布式IO控制。該定量罐裝系統(tǒng)可通過觸摸屏開放式對液體罐裝容量大小進(jìn)行設(shè)定，可滿足不同產(chǎn)品不同容量控制需求的多樣化，并可對生產(chǎn)線的速度等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，提高了系統(tǒng)控制的可視化程度[3]。在操作過程還增加了特色語音播報，通過播報系統(tǒng)目前的工作狀態(tài)，提高用戶的使用體驗。同時還創(chuàng)新性增加語音識別功能，用戶可通過語音指令來控制系統(tǒng)運行，有效地提高了系統(tǒng)控制的智能化和個性化水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]冷斌.CC-Link總線在罐裝貼標(biāo)系統(tǒng)控制中的應(yīng)用[J].科技前沿，2017：166-167.

[2]黃文浩，陶麗萍.CC-Link通訊在混料罐PLC控制中的應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2018：156-157.

[3]王書亭.基于OpenGL的灌裝生產(chǎn)線虛擬系統(tǒng)的研究與開發(fā)[C].系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)交流會.

作者簡介：趙碩（1997-），男，江蘇徐州人，大專，研究方向：電氣自動化技術(shù)。