三菱CC-LINK通信在風電塔機上的應用

王鵬閣

(華電鄭州機械設計研究院有限公司，河南 鄭州 450046)

0 引言

在風電塔機的電氣控制系統中，PLC主要負責采集控制指令、限位開關狀態、接觸器狀態等輸入信息，以及控制抱閘、指示燈、變頻器等輸出信息。風電塔機的電氣房一般布置在后機臺，電氣房內一般設置PLC、變頻器、斷路器、接觸器、繼電器等電氣元件。風電塔機的司機室一般布置在前機臺，司機室內設置操作臺、安全監控主機等。司機室和電氣房之間存在大量控制接線，安裝和拆卸比較麻煩，利用總線技術可以減少接線工作，提高安裝拆卸速度，同時提高電氣控制系統穩定性。

1 CC-LINK網絡及通信原理

1.1 CC-LINK網絡

CC-LINK(CONTROL&COMMUNICATION LINK)是連接PLC、傳感器、驅動設備、控制設備的現場總線的簡稱[1]。CC-LINK現場總線技術最早應用于汽車制造行業，在20世紀80年代，因為日本汽車逐步進入到了中國市場，CC-LINK現場總線技術也隨之進入了中國汽車制造行業，而且得到了廣泛的推廣應用。目前，CC-LINK現場總線技術已經不再僅僅局限于汽車制造行業，在水處理、化工、鋼鐵制造等領域也有較多的應用[2]。CC-LINK網絡系統是通過專用通信電纜將分散的輸入/輸出模塊、特殊功能模塊及智能功能模塊等連接起來，并通過PLC控制這些模塊。通過CC-LINK網絡系統可以將多個模塊分散地配置在生產線各環節或機械設備的各部位上，這樣可以省去很多系統整體的連接配線；PLC可以簡單并且高速地收/發各分散模塊中的輸入/輸出等ON/OFF信息及數值數據；通過連接各合作廠家配套的各種軟件設備，可以組建各種符合用戶需求的控制系統。

1.2 通信原理

CC-LINK網絡的主站與遠程設備站之間的通信方式主要采用循環式通信，即各種數據(包括遠程輸入RX、遠程輸出RY、遠程寄存器RWr和RWw)循環往復不停地進行數據交換。主站的通信接口模塊通過鏈接掃描的方式與其他遠程設備從站進行數據交換，通信接口之間通過緩沖存儲器自動完成映射，主站和從站需要使用FROM/TO專用指令來讀取或寫入緩存器中的數據。CC-LINK網絡的主站與遠程設備站之間的通信原理框圖如圖1所示。

圖1 CC-LINK網絡的主站與遠程設備站之間的通信原理框圖

(1)遠程輸入：遠程設備站的遠程輸入數據(RX)通過鏈接掃描的方式自動存儲到主站的緩沖存儲器“遠程輸入(RX)”中，使用FROM指令把存儲在緩沖存儲器“遠程輸入(RX)”中的輸入狀態存儲到可編程控制器中。

(2)遠程輸出：使用TO指令把從遠程設備站的遠程輸出(RY)的ON/OFF信息寫入到緩沖存儲器“遠程輸出(RY)”中，存儲在緩沖存儲器“遠程輸出(RY)”中的輸出狀態通過鏈接掃描的方式存儲到遠程設備站。

(3)至遠程寄存器(RWw)的寫入：使用TO指令將需要發送的數據寫入到緩沖存儲器“遠程寄存器(RWw)”中，存儲在緩沖存儲器“遠程寄存器(RWw)”中的數據通過鏈接掃描被自動發送到遠程設備站的遠程寄存器(RWw)中。

(4)從遠程寄存器(RWr)的讀?。哼h程設備站的遠程寄存器(RWr)的數據通過鏈接掃描被自動存儲到主站的緩沖存儲器“ 遠程寄存器(RWr)”中，使用FROM指令將存儲在緩沖存儲器“遠程寄存器(RWr)”中的數據讀取到可編程控制器中[3]。

2 應用案例

2.1 項目簡介

為突破高塔架低風速風機安裝起升高度大、轉場頻繁等特殊需求，華電鄭州機械設計研究院成功研發了自升式、全自立、無附著式FZQ1650型等高塔架風電塔機，能有效滿足2 MW～4 MW、180 m高度的風機安裝需求，填補了塔機安裝風機的行業空白。為了減少現場接線，提高安裝拆卸速度，在司機室內配置一臺三菱FX3U系列PLC，采集聯動臺上操作手柄的控制指令、按鈕指令以及司機室附近限位信息等，并控制指示燈顯示。在電氣房配置一臺三菱FX3U系列PLC，采集斷路器、接觸器、變頻器等的狀態，經邏輯運算實現相關執行元件的控制。通過構建CC-LINK網絡，建立起司機室和電氣房兩臺PLC之間的通信，實現數據交換。

2.2 網絡硬件配置

本項目將電氣房的PLC定義為主站PLC，將司機室的PLC定義為從站PLC。主站PLC配置1個FX3U-16CCL-M網絡模塊，從站PLC配置1個FX2N-32CCL網絡模塊，兩個模塊之間通過CC-LINK專用電纜連接。設置FX3U-16CCL-M站地址為0、FX2N-32CCL站地址為1。

2.3 網絡參數設置

主站模塊需要設置網絡參數，從站模塊不需要。網絡參數設置的方法有兩種：一種是通過編寫設置參數用程序來設置網絡參數，另一種是通過GX WORKS2軟件設置網絡參數。本文采用第二種方法設置網絡參數，方便快捷。

網絡參數設置界面如圖2所示，進入參數-網絡參數-CC-LINK界面，設置類型、模式設置、總連接臺數、站信息等。

圖2 網絡參數設置界面

CC-LINK站信息如圖3所示。在站信息設置中需設置站類型、占用站數、遠程站點數。設置完畢后就完成了網絡參數的設置。

圖3 CC-LINK站信息

2.4 通信程序編寫

主站和從站需要通過FROM和TO指令讀取和傳送緩存寄存器的內容。主站通信程序如圖4所示，主站PLC通過FROM指令讀取FX3U-16CCL-M中0#單元BFM#0E0緩存寄存器的內容，并放到M100～M147中。主站PLC通過TO指令將本站X0～X063信息存放到0#單元BFM#0160緩存寄存器中。

圖4 主站通信程序

從站通信程序如圖5所示，從站PLC通過FROM指令讀取FX2N-32CCL中0#單元BFM#0緩存寄存器的內容，并放到M300～M363中。從站PLC通過TO指令將本站X0～X47信息存放到0#單元BFM#0緩存寄存器中。

圖5 從站通信程序

2.5 通信測試

按遠程設備站→主站的順序接通系統的電源，開始數據鏈接。將主站PLC的X000置為ON，則從站PLC的M300為ON；將從站PLC的X000置為ON，則主站PLC的M100為ON。說明通信正常，否則請檢查相關設置是否正確。

3 結語

通過硬件配置、網絡參數設置、通信程序編寫、通信測試等工作，完成主站和從站之間的CC-LINK通信。CC-LINK總線技術在此次風電塔機工程項目的成功應用，減少了大量的設備配線以及現場接線工作，提高了風電塔機的安裝拆卸速度，同時提高了電氣控制系統的穩定性，確保了風電建設的速度以及安全。