引言

在F工廠內(nèi)原有的發(fā)動(dòng)機(jī)搬運(yùn)合裝依靠大量人力和AGV搬送,使用勞動(dòng)力比較多:同時(shí)AGV故障率較高,工人勞動(dòng)強(qiáng)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(dòng)機(jī)上料和發(fā)動(dòng)機(jī)上裝在同一循環(huán)圈內(nèi)的硬性要求,重新設(shè)計(jì)新的控制系統(tǒng)。

1CC-Link網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漕愋?

CC-Link具有高速現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)、較高的遠(yuǎn)程模塊輸入/輸出響應(yīng)性、自由的擴(kuò)展性,現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)通信速度最高可達(dá)10Mb/s。遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)模塊具有較寬的擴(kuò)展性,最高可達(dá)64個(gè)站點(diǎn):遠(yuǎn)程模塊輸入/輸出最多有8192點(diǎn):遠(yuǎn)程可寫入寄存器數(shù)量為2048個(gè)字:可讀取寄存器數(shù)量為2048個(gè)字。CC-Link網(wǎng)絡(luò)能避免現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的配線作業(yè),提高配線質(zhì)量,同時(shí)CC-Link具有開放性、高速性、抗干擾性、組態(tài)簡(jiǎn)單、容易施工等特點(diǎn)。其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｊ接袃煞N:一種是直接串聯(lián)拓?fù)?另外一種是星型連接拓?fù)洹煞N拓?fù)涓饔胁煌奶匦?其中以直接串聯(lián)型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｊ礁鼮槌Ｒ?圖1)。

圖1 CC-Link直接串聯(lián)拓?fù)鋱D

1.1CC-Link直接串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮攸c(diǎn)

CC-Link直接串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),顧名思義就是一根專用的網(wǎng)絡(luò)線把所有的遠(yuǎn)程模塊、遠(yuǎn)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(chǎng)施工方面,有著如下特點(diǎn):

(1)可以從任意站點(diǎn)號(hào)連接CC-Link電纜。

(2)終端電阻直接連接到網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)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(diǎn)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(gè)站點(diǎn)之間距離需要大于20cm。當(dāng)通信速度最大為10Mb/s時(shí),CC-Link的通信距離為100m:當(dāng)通信速度最小為156kb/s時(shí),通信距離可達(dá)1200m。1.2CC-Link星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮攸c(diǎn)

星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳⒎遣捎弥本€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(shí)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(diǎn):

(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(zhǎng)度為8m,支線最大站點(diǎn)數(shù)為6個(gè)。

(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(dòng)機(jī)合裝CC-Link網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)總體方案簡(jiǎn)介

本案例正是運(yùn)用上述CC-Link星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮攸c(diǎn)設(shè)計(jì)的一個(gè)新環(huán)形系統(tǒng)。方案要求在一個(gè)固定位置上進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)部件上料,在另外一個(gè)隨行位置上進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)合裝(把發(fā)動(dòng)機(jī)安裝到車體內(nèi)部)。在發(fā)動(dòng)機(jī)合裝點(diǎn)要求每個(gè)自行小車一邊跟隨主線速度前進(jìn),一邊上升到車體內(nèi)部進(jìn)行安裝,以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)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(zhǎng)度不超過50m,可以采用CC-Link星型連接最高速625kb/s進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組態(tài):每個(gè)支線(即自行小車的總高度)長(zhǎng)度不超過3m,每個(gè)支線(每臺(tái)自行小車需要網(wǎng)絡(luò)模塊)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)模塊站點(diǎn)數(shù)不超過5個(gè):滿足CC-Link星型網(wǎng)絡(luò)基本設(shè)計(jì)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(tái)自行小車因所需控制的信號(hào)比較多,采用一個(gè)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(dòng)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(dòng)力電滑觸線,下方主要是CC-Link網(wǎng)絡(luò)通信及其他信號(hào)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(dòng)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(gè)網(wǎng)絡(luò)主干線連接到各個(gè)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(gè)網(wǎng)絡(luò)的兩端(圖5),所以本方案設(shè)計(jì)其中一個(gè)終端電阻連接在地面的主站上,另外一個(gè)終端電阻連接到圖4中的E處。其他變頻馬達(dá)等根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)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(jì)需求,在F工廠基本實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)從上料到合裝工序之間的自動(dòng)化過程。

但實(shí)際運(yùn)行中還存在一些問題,其中一個(gè)就是CC-Link網(wǎng)絡(luò)在滑觸線上沒有受到屏蔽保護(hù)。考慮到網(wǎng)絡(luò)會(huì)受到其他強(qiáng)電信號(hào)的干擾,后續(xù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了測(cè)試,測(cè)試項(xiàng)目如下:

(1)在CC-Link星型網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試中,通過SB16對(duì)各個(gè)從站連接狀況進(jìn)行監(jiān)控,發(fā)現(xiàn)CC-Link總線隨著馬達(dá)運(yùn)行總會(huì)受到一些干擾,由于干擾時(shí)間很短,從而沒有觸發(fā)從站掉線的報(bào)警。

(2)使用示波器對(duì)CC-Link總線進(jìn)行監(jiān)控,發(fā)現(xiàn)CC-Link通信的波形會(huì)隨著變頻馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)而變化,證明波形會(huì)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)解決了發(fā)動(dòng)機(jī)從搬運(yùn)到上裝的自動(dòng)化問題,減少了人為參與,提高了生產(chǎn)效率,對(duì)后期生產(chǎn)產(chǎn)能的提高做了預(yù)備性的擴(kuò)充。

實(shí)踐證明了CC-Link星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(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(hù),在強(qiáng)磁場(chǎng)的地方(如汽車焊裝車間等)可能會(huì)存在應(yīng)用上的受限。目前,相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)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(xiàn)則更少,因此本文在這方面具有較高的參考應(yīng)用價(jià)值。