基于CC-Link協議可視化定量罐裝控制系統的設計

趙碩 陶麗萍

摘 要：本課題設計的定量罐裝系統可用于實現各種水劑的定量灌裝，采用三臺PLC，基于CC-Link網絡通訊協議，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觸摸屏進行監控，模擬顯示并實時監控罐裝控制系統的全部工作過程。在操作過程還增加了特色語音播報，通過播報系統目前的工作狀態，提高用戶的使用體驗。同時還創新性增加語音識別功能，用戶可通過語音指令來控制系統運行，有效地提高了系統控制的個性化和智能化水平。

關鍵詞：定量罐裝;CC-Link協議;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、制藥等行業中，對各種水劑進行定量罐裝是其生產過程中十分重要的組成部分。本設計中采用了三菱PLC和昆侖動態觸摸屏來對定量罐裝系統進行控制，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運行，還可播報系統目前的工作狀態，該設計提高生產和管理自動化水平有很大的幫助，同時又提升了生產效率，使用了自動化方式解放了人力。

2 系統控制要求

定量罐裝控制系統包含有5臺，分別是，理瓶電機M1（M1為雙速電機，雙速電機能自動△-YY切換，并且需要考慮過載保護）。壓蓋電機M2（M2為三相異步電機，只進行單向運行）。傳送帶電機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M4為控制灌裝嘴電機（M4為步進電機，設置為4細分）。定量電機M5（M5為伺服電機，要求伺服電機能進行正反轉，PLC發出2000個高速脈沖，電機旋轉一圈）。前擋板氣缸YV1、后擋板氣缸YV2、夾緊YV3分別由PLC數字量輸出點控制，置位則推出，復位則返回。

3 系統硬件組成

該控制系統包含三臺PLC。一臺Q系列PLC作為系統主站，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構成，從站兩臺PLC對系統的M1～M5、語音播報模塊分別進行控制，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去控制系統中的理瓶電機M1，壓蓋電機M2。從站1的電氣原理如圖3所示。

該控制系統包含兩臺三相異步電動機一臺雙速電機一臺步進電機一臺伺服電機，M1電機是可實現高低兩速的雙速電機，M2電機是由PLC控制單向運行的三相異步電動機。語音播報模塊選用BY6500，可對M1～M5電機的工作狀態進行實時播報。語音識別模塊選用YS-LDV7一體化的智能語音識別模塊，可進行“單機運行”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。負責直接控制M3（傳送帶電機）和M4（灌裝嘴電機）和M5（定量電機）。M3電機為由E740型變頻器控制的三相異步電動機多段速運行，無極調速由從站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電機是步科3S57Q-04079型三相步進電機，采用3M458型步科驅動器進行驅動。M5電機為ECMA-C20604型伺服電機，采用ASD-B2型伺服驅動器進行驅動。從站2的電氣原理如圖4所示。

4 PLC控制程序流程圖

本項目設計的定量罐裝控制系統在正常運行時，可進行工作模式的選擇，單機工作模式和聯機工作模式。單機模式用于系統中M1～M5電機的調試，調試過程中，由語音播報模塊對各電機運行狀態進行播報。聯機模式即為系統自動運行狀態。系統的PLC程序控制流程圖如圖5所示，并在三菱公司提供的GX Works2軟件中進行主站、從站1和從站2程序的編寫。

5 MCGS人機界面設計

該定量罐裝系統可通過觸摸屏開放式對液體罐裝容量大小進行設定，可滿足不同產品不同容量控制需求的多樣化，并可對生產線的速度進行設置，并對已壓蓋的瓶數、加工箱數等通過觸摸屏進行實時監控顯示，提高了系統控制的可視化程度。可組態界面如圖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，能很好的將各執行機構，以最優最近的方法，分配到響應的站點上，形成站與站之間的通信，通過站模塊組建工業控制網絡[1]。

CC-Link通訊構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行設置、主站設置為0，從站1和從站2的站號分別設置為1和2，將相應的站號設置旋轉開關撥至對應的站號數字即可。

CC-Link通訊硬件配置后，還需在主站Q系列PLC里進行組態并在編程軟件GX Works2中對CC-Link通訊的網絡參數進行設置，在“I/O分配設置”中 根據對應的插槽然后編輯“起始XY”的參數，“輸入”“輸出”“智能”分別對應“0000”“0020”“00A0”。設置結束后，接著在“網絡參數”中進行“CC-Link”參數的編輯[2]。“CC-Link”參數設置包括總連接臺數，遠程輸入（RX），遠程輸出（RY），遠程寄存器（RWr），遠程寄存器（RWw）以及站信息等設置，如圖10所示。

7 結束語

該定量罐裝控制系統采用三臺PLC，基于CC-Link網絡通訊協議，構建最優最近的站與站之間的分布式IO控制。該定量罐裝系統可通過觸摸屏開放式對液體罐裝容量大小進行設定，可滿足不同產品不同容量控制需求的多樣化，并可對生產線的速度等參數進行設置，提高了系統控制的可視化程度[3]。在操作過程還增加了特色語音播報，通過播報系統目前的工作狀態，提高用戶的使用體驗。同時還創新性增加語音識別功能，用戶可通過語音指令來控制系統運行，有效地提高了系統控制的智能化和個性化水平。

參考文獻：

[1]冷斌.CC-Link總線在罐裝貼標系統控制中的應用[J].科技前沿，2017：166-167.

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

[3]王書亭.基于OpenGL的灌裝生產線虛擬系統的研究與開發[C].系統仿真技術及其應用學術交流會.

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。