引言

在F工廠內(nèi)原有的發(fā)動機搬運合裝依靠大量人力和AGV搬送,使用勞動力比較多:同時AGV故障率較高,工人勞動強度較大,無法滿足新車型快速迭代及生產(chǎn)節(jié)拍提升的需要

。為解決上述問題,需要采用新控制系統(tǒng)方案取代現(xiàn)有的控制系統(tǒng),并滿足發(fā)動機上料和發(fā)動機上裝在同一循環(huán)圈內(nèi)的硬性要求,重新設(shè)計新的控制系統(tǒng)。

1CC-Link網(wǎng)絡(luò)拓撲類型

CC-Link具有高速現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)、較高的遠程模塊輸入/輸出響應(yīng)性、自由的擴展性,現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)通信速度最高可達10Mb/s。遠程網(wǎng)絡(luò)模塊具有較寬的擴展性,最高可達64個站點:遠程模塊輸入/輸出最多有8192點:遠程可寫入寄存器數(shù)量為2048個字:可讀取寄存器數(shù)量為2048個字。CC-Link網(wǎng)絡(luò)能避免現(xiàn)場復(fù)雜的配線作業(yè),提高配線質(zhì)量,同時CC-Link具有開放性、高速性、抗干擾性、組態(tài)簡單、容易施工等特點。其網(wǎng)絡(luò)拓撲模式有兩種:一種是直接串聯(lián)拓撲,另外一種是星型連接拓撲。兩種拓撲各有不同的特性,其中以直接串聯(lián)型網(wǎng)絡(luò)拓撲模式更為常見(圖1)。

圖1 CC-Link直接串聯(lián)拓撲圖

1.1CC-Link直接串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)拓撲特點

CC-Link直接串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu),顧名思義就是一根專用的網(wǎng)絡(luò)線把所有的遠程模塊、遠程智能站等串聯(lián)在網(wǎng)絡(luò)線上,終端電阻連接在網(wǎng)絡(luò)線的兩端?，F(xiàn)場施工方面,有著如下特點:

(1)可以從任意站點號連接CC-Link電纜。

(2)終端電阻直接連接到網(wǎng)絡(luò)兩個末端模塊的DA、DB線上。

(3)使用的CC-Link電纜不同,終端電阻也不同。使用CC-Link專用電纜,終端電阻是110Q、1/2w:使用CC-Link專用高性能電纜,終端電阻是130Q、1/2w。

(4)主站可以在兩端之外的任意點上連接。

(5)不允許星型連接。

(6)通信速度可以是10Mb/s、5Mb/s、2.5Mb/s、625kb/s、156kb/s。

(7)兩個站點之間距離需要大于20cm。當通信速度最大為10Mb/s時,CC-Link的通信距離為100m:當通信速度最小為156kb/s時,通信距離可達1200m。1.2CC-Link星型網(wǎng)絡(luò)拓撲特點

星型網(wǎng)絡(luò)拓撲并非采用直線串聯(lián)型連接,而是用與直線串聯(lián)型連接不一樣的T型連接,其網(wǎng)絡(luò)通信速度和網(wǎng)絡(luò)通信距離是有限制的[3],在實際應(yīng)用中很少見,終端電阻是連接在主干線的兩端(圖2)。

CC-Link星型連接有以下特點:

(1)通信速度只能是625kb/s、156kb/s。

(2)主干線通信距離有兩種可用:625kb/s為50m,156kb/s為200m。

(3)每條支線最大長度為8m,支線最大站點數(shù)為6個。

(4)可以使用CC-Link專用電纜,但不可以使用CC-Link專用高性能電纜。

(5)終端電阻只能是110Ω,且連接方式如圖3所示。

2發(fā)動機合裝CC-Link網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)總體方案簡介

本案例正是運用上述CC-Link星型網(wǎng)絡(luò)拓撲特點設(shè)計的一個新環(huán)形系統(tǒng)。方案要求在一個固定位置上進行發(fā)動機部件上料,在另外一個隨行位置上進行發(fā)動機合裝(把發(fā)動機安裝到車體內(nèi)部)。在發(fā)動機合裝點要求每個自行小車一邊跟隨主線速度前進,一邊上升到車體內(nèi)部進行安裝,以實現(xiàn)發(fā)動機自動上裝的目的(圖4)。

2.1主要控制部件選擇方案

(1)本次總線體長度不超過50m,可以采用CC-Link星型連接最高速625kb/s進行網(wǎng)絡(luò)組態(tài):每個支線(即自行小車的總高度)長度不超過3m,每個支線(每臺自行小車需要網(wǎng)絡(luò)模塊)遠程網(wǎng)絡(luò)模塊站點數(shù)不超過5個:滿足CC-Link星型網(wǎng)絡(luò)基本設(shè)計要求。

(2)PLC模塊選擇:采用模塊組件思路。主站采用004UDEH+0J61BT11NCC-Link主站。每臺自行小車因所需控制的信號比較多,采用一個Fx5UC+Fx5-CCL-M+輸入/輸出模塊,Fx5U-CCL-MS做從站與主站0J61BT11N連接。自行小車支線網(wǎng)絡(luò)通過集電子與滑觸線(作為CC-Link主干線)連接到CC-Link主站。

(3)自行小車動力提供方式:環(huán)形線軌道上分布著一排滑觸線,上面主要是sC380A動力電滑觸線,下方主要是CC-Link網(wǎng)絡(luò)通信及其他信號等低壓滑觸線。自行小車直接從滑觸線上取得sC380A提供給自身作為動力電,并轉(zhuǎn)化為DC24A提供給小車控制使用。下方的CC-Link滑觸線作為整個網(wǎng)絡(luò)主干線連接到各個自行小車的Fx5U-CCL-MS模塊上。

2.2總體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

由于終端電阻只能接在整個網(wǎng)絡(luò)的兩端(圖5),所以本方案設(shè)計其中一個終端電阻連接在地面的主站上,另外一個終端電阻連接到圖4中的E處。其他變頻馬達等根據(jù)機械設(shè)計參數(shù)進行選型。

3應(yīng)用效果

最后案例結(jié)果如圖6所示,從使用效果來看基本滿足設(shè)計需求,在F工廠基本實現(xiàn)了發(fā)動機從上料到合裝工序之間的自動化過程。

但實際運行中還存在一些問題,其中一個就是CC-Link網(wǎng)絡(luò)在滑觸線上沒有受到屏蔽保護?？紤]到網(wǎng)絡(luò)會受到其他強電信號的干擾,后續(xù)對網(wǎng)絡(luò)進行了測試,測試項目如下:

(1)在CC-Link星型網(wǎng)絡(luò)的測試中,通過SB16對各個從站連接狀況進行監(jiān)控,發(fā)現(xiàn)CC-Link總線隨著馬達運行總會受到一些干擾,由于干擾時間很短,從而沒有觸發(fā)從站掉線的報警。

(2)使用示波器對CC-Link總線進行監(jiān)控,發(fā)現(xiàn)CC-Link通信的波形會隨著變頻馬達的運轉(zhuǎn)而變化,證明波形會因此受到一些干擾。

6結(jié)語

本案例采用CC-Link星型網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)解決了發(fā)動機從搬運到上裝的自動化問題,減少了人為參與,提高了生產(chǎn)效率,對后期生產(chǎn)產(chǎn)能的提高做了預(yù)備性的擴充。

實踐證明了CC-Link星型網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)在環(huán)形線上應(yīng)用的可行性,但由于CC-Link在滑觸線上沒有很好的屏蔽保護,在強磁場的地方(如汽車焊裝車間等)可能會存在應(yīng)用上的受限。目前,相關(guān)文獻對星型網(wǎng)絡(luò)組態(tài)研究比較少,而關(guān)于星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在環(huán)形線體應(yīng)用的相關(guān)文獻則更少,因此本文在這方面具有較高的參考應(yīng)用價值。