温室综合环境调节远程控制系统的设计.doc

南京信息职业技术学院毕业设计论文作者 张飞飞 学号 20813P37 系部 机 电 学 院 专业 机 电 一 体 化 技 术 题目 温室综合环境调节远程控制系统的设计 指导教师 王 春 峰 评阅教师 完成时间： 2011 年 03 月 20 日 题目 温室综合环境调节远程控制系统的设计(温室环境远程控制的设计)摘要: 根据目前国内的一些温室大棚控制系统自动化程度较低的现状，通过深入分析温室大棚控制系统对温室环境的影响，将CCLINK远程控制技术应用于温室大棚控制系统的设计。本文设计了一种基于CC-Link现场总线的温室大棚监控系统，文中给出现场总线控制系统的定义，详述了CC-Link网络在温室大棚中的应用，并给出了具体的设计方法和步骤。实验表明，采用CC-Link网络系统极大地提高了系统的实时性与可靠性，实现了远程控制中心、现场控制以及现场设备间通讯的无缝连接，完成了执行器件的闭环控制，实现温室内的空气流动，使得各个参量均衡调节。该系统结构简单，可靠性高，扩展性好，布线灵活。关键词: 温室大棚；温湿度；CC-Link；监测与控制Title : Design of remote control system in the agricultural greenhouse （Greenhouse environment remote control design）Abstract: According to a control system with lower automation situation used in greenhouse，by deeply analyzing greenhouse control system cause the temperature influence for environment factor， this design mainly aims at applying remote control system to design and research the control system of greenhouse. A design scheme of the remote control system based on CC-Link network system for greenhouse is presented in the paper. It presents the basic definition of Field bus control system. And the specific design method of CC-Link in the greenhouse is provided. The experimental results show that real-time and reliability of the system are greatly enhanced based on CC-Link network system, and realized seamless communication between the remote control center, on-site control room and on-site device. The closed-loop control between each unit of implementations are achieved, the air convection in greenhouse is realized, the regulation of various parameters is balanced. The system has the following features, such as simple structure, high reliability, good extensibility and flexible configuration.Keywords: greenhouse；temperature and humidity；control and communication link；monitoring and controlling目录1绪论11.1概述11.2CCLINK现场总线的研究现状21.3本课题研究的意义及主要内容62远程监控系统总体设计62.1系统的关键技术62.2系统总体架构及功能93CCLINK的硬件系统配置113.1CCLINK 的系统概要113.2温室大棚系统中 CCLINK 的硬件配置设计133.3温室大棚系统中 CCLINK 主/从站模块的配线设计144温室大棚系统中的通讯程序设计164.1CCLINK 的通讯原理164.2缓冲存贮器、E2PROM 以及内部存贮器之间的关系164.3系统中CCLINK通讯参数的设定174.4主从站的缓冲存储器地址分配设计225主从站程序设计265.1程序设计注意事项265.2程序设计流程275.3主站及从站的通讯与功能程序28总结39致谢39参考文献401 绪论1.1 概述多年来，可编程控制器（PLC）从其产生到现在，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。今天的 PLC 在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络的各方面能力都已大幅提高，成为工业控制领域的主流控制设备，在各行各业发挥着越来越大的作用1。现场总线技术是控制、计算机、通讯技术的交叉与集成，几乎涵盖了所有连续、离散工业领域，如过程自动化、制造加工自动化、楼宇自动化、家庭自动化等等它的出现和快速发展体现了控制领域对降低成本、提高可靠性、增强可维护性和提高数据采集的智能化的要求。现场总线技术的发展体现为两个方面：一个是低速现场总线领域的不断发展和完善；另一个是高速现场总线技术的发展。而目前现场总线产品主要是低速总线产品，应用于运行速率较低的领域，对网络的性能要求不是根高。从实际应用状况看，大多数现场总线，都能较好地实现速率要求较低的过程控制2。 目前自动化技术从单机控制发展到工厂自动化 FA，发展到系统自动化。工厂自动化信息网络可分为以下四层结构：信息管理级、生产管理级、设备控制级、设备和I/O 控制级。而现场总线是工厂底层(传感器层、装置层)设备之间的通信网络。上层信息网络用于监控和控制系统任务；中层控制网络用于控制各独立的生产任务；底层现场总线用于生产过程产生的相关数据并直接影响生产程序。其结构示意图如图 1.1所示。图1.1 工厂自动化信息网络分四层1.2 CCLINK现场总线的研究现状CCLINK 是 ControlCommunication Link(控制与通信链路系统)的缩写。在 1996年 11 月，由三菱电机为主导的多家公司推出，其增长势头迅猛，在亚洲占有较大份额。在其系统中，可以将控制和信息数据同时以 10Mbit/s 高速传送至现场网络，具有性能卓越、使用简单、应用广泛、节省成本等优点。其不仅解决了工业现场配线复杂的问题，同时具有优异的抗噪性能和兼容性。CCLINK 是一个以设备层为主的网络，同时也可覆盖较高层次的控制层和较低层次的传感层。2005 年 7 月 CCLINK 被中国国家标准委员会批准为中国国家标准指导性技术文件。现场总线的产生也反映了企业管控一体化信息集成的要求。图 1.2 是以 CCLINK 现场总线为例实现的“企业管控一体化”现场总线应用结构网。图 1.2 现场总线应用结构网CCLINK 具有性能卓越、应用广泛使用简单节省成本等突出优点。一般而言，我们将网络系统分为 3 至 4 个层次：管理层、控制器层、部件层，部件层也就是指装置层和传感器层。由于 CCLINK 的数据容量大，通信速度多级可选择，CCLINK 是一个复合的、开放的、适应性强的网络系统，能够适应于较高的管理层网络到较低的传感器层网络的不同范围。CCLINK 是一种高可靠性、高性能的网络。CCLINK 的卓越性能如下：1)高速度大容量的数据传送可设定介于 156kbps 到 l0Mbps 间可选择的 5 种通信速度之一。总长度由最大通信速度决定。每个循环传送数据为 24 字节，有 150 字节用于通信传送。8 字节用于位数据传送，16 字节(4 点 RWr、4 点 RWw)用于字传送。每次链接扫描的最大容量是 2048 位和 512 字。在 64 个远程 I/O 站的情况下，链接扫描时间为 3.7 毫秒。稳定快速的通信速度是 CCLINK 的最大优势。CCLINK 有足够卓越的性能应用于大范围的系统。当应用 10Mbps 的通信速度时，最大通信距离是 100 米；当通信速度为 156Kbps 时，最大通信距离为 1200 米。如果应用中继器，还可以扩展网络的总长度。通信电缆的长度可以延长到 13.2 km。如图 1.3 所示。图 1.3 CCLINK 的通讯速率及距离2)拓扑结构有多点接入、T 型分支、星型结构。3 种型号的电缆及连接器可以支持将 CLINK 元件接入任何机器和系统。 3)CCLINK 使分布控制成为现实。CCLINK 同样用于低价的中间控制层网络。所有的本地站和智能站可以访问循环数据，如到达从站或来自从站的RX、RY、RWr、RWw。如果使用这些循环数据，可以保证高速的应答和稳定的刷新时间，使中间控制通信、中央控制系统变成现实。有些应用中要求有控制层和元件层 2 种网络，这样的系统可以仅仅只用 CCLINK。由于 CCLINK 每个站有固定的循环数据的范围，可能使循环数据受到限制，它毕竟是一个低价的网络。4)自动刷新功能、预约站功能。以 PLC 作为 CCLINK 的主站为例，由主站模块管理整个网络的运行和数据刷新，主站模块与 PLC 的 CPU 的数据刷新可在主站参数中设置刷参数，便可以将所有的网络通信数据和网络系统监视数据自动刷新到 PLC的 CPU 中，不需要编写刷新程序，这样，也不必要考虑 CCLINK 主站模块缓冲寄存区的结构和数据类型与缓冲区的对应关系，简化编程指令，减少程序运行步骤，缩短扫描周期，保证系统运行实时性。预约站功能在系统的可扩展性上显示出极大的优越性，也给我们系统开发提供很大的方便。预约站功能指 CCLINK 在网络组态时可以将现在不挂上网络而计划将来挂接到 CCLINK 的设备，在网络组态时事先将这些设备的系统信息(站类型、占用数据量、站号等)在主站中登录，而且可以将相关程序编写好，这些预约站挂接到网络中后，便可以自动投入运行，不需要重新进行网络组态。而且在预约站没有挂接到网络中时 CCLINK 同样可以正常运行。 5)完善的 RAS 功能。RAS 是 Reliability(可靠性)、Availability(有效性)、Serviceability(可维护性)的缩写。备用主站功能、在线更换功能、通信自动恢复功能、网络监视功能、网络诊断功能提供了一个可以信赖的网络系统，帮助用户在最短时间内恢复网络系统。 6）优异抗噪性能和兼容性。为了保证多厂家网络的良好的兼容性，一致性测试是非常重要的。通常只是对接口部分进行测试。而且，CCLINK 的一致性测试程序包含了噪音测试。因此，所有 CCLINK 兼容产品具有高水平的抗噪性能。正如我们所知，能做到这一点的只有 CCLINK。除了产品本身具有卓越的抗噪性能以外，光缆中继器给网络系统提供了更加可靠、更加稳定的抗噪能力。至今还未收到过关于噪音引起系统工作不正常的报告。7）互操作性和即插即用。CCLINK 提供给合作厂商描述每种类型产品的数据配置文档。这种文档称为内存映射表，用来定义控制信号和数据的存储单元(地址)。然后，合作厂商按照这种映射表的规定，进行 CCLINK 兼容性产品的开发工作。以模拟量 I/O映射表为例，在映射表中位数据 RX0 被定义为“读准备好信号”，字数据 RWr0 被定义为模拟量数据。由不同的 A 公司和 B 公司生产的同样类型的产品，在数据的配置上是完全一样的，用户根本不需要考虑在编程和使用上 A 公司与 B 公司的不同，另外，如果用户换用同类型的不同公司的产品，程序基本不用修改。可实现“即插即用”连接设备。8）瞬时传送功能。CCLINK 的通信形式可分为 2 种方式：循环通讯和瞬时传送。循环通讯意味着不停地进行数据交换。各种类型的数据交换即远程输入 RX，远程输出 RY 和远程寄存器 RWr、RWw。一个子站可传递的数据容量依赖于所占据的虚拟站数。占据个一子站意味着适合 32 位 RX 或 RY，并以每四个字进行重定向。如果一个装置占据两个虚拟站，那么它的数据容量就扩大了一倍。除了循环通信， CCLINK 还提供主站、本地站及智能装置站之间传递信息的瞬时传送功能。信息从主站传递到子站，信息数据将以 150 字节为单位分割，并以每批 150 字节传递。若从子站传递到主站或其他子站，每批信息数据最大为 34 字节。瞬时传送需要由专用指令来完成。瞬时传送不会影响循环通信的时间。1.3 本课题研究的意义及主要内容一般来说自动化网络分为三层:应用层、控制层和现场层。而现场总线网络直接把现场的工业设备连接起来，需要完成生产过程中大量数据的高速采集、处理和传输，现场层控制系统的好坏直接关系到生产效率的高低、系统成本的多少、产品质量的好坏。因此现场总线网络在工业自动化网络中显得尤为重要。任何一个大型的控制系统都不可避免的要用到现场总线，而现场总线的种类众多，性能也各不一样。在众多的现场总线中选择一个经济、适用的总线就显得相当重要。三菱公司的CC一LINK现场总线具有便于组建价格低廉的简易控制网、便于组建低廉的冗余网络、适用于一些控制点分散，安装范围狭窄的现场、适用于直接连接各种现场设备等优点。因此研究CC一LINK现场总线在现场层控制系统中的应用有很大的实用价值。基于此，我们在研究了CC一LINK现场总线通信原理的基础上，以温室综合环境调节远程控制系统为例，重点研究了基于CC一LINK现场总线的PLC控制系统的硬件设计、软件设计和系统的调试。本课题主要研究内容如下： 1）温室环境远程控制系统总体方案设计 2）CCLINK 的硬件系统配置及主从站模块的配线设计 主站、从站的硬件系统配置。3）温室环境远程控制系统中两个个独立工作站 PLC 控制程序设计输入/输出地址分配，程序流程图设计，程序梯形图设计。 2 远程监控系统总体设计2.1 系统的关键技术2.1.1 PLC 控制技术 PLC 是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。国际电工委员会(IEC)颁布了对PLC 的规定：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 PLC 具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。可以预料:在工业控制领域中，PLC 控制技术的应用必将形成世界潮流，可编程序控制器被誉为现代工业化三大支柱(PLC、机器人、CAD/CAM)之一。随着计算机、大规模集成电路技术、网络技术的飞速发展，PLC 应用技术也出现了日新月异的变化。 本论文利用三菱 FX2N 系列 PLC 作为核心控制器，利用其丰富的基本及功能指令来设计，从而实现对 MPS 具体的控制要求。 通过使用 GXDeveloper 编程软件，直接在 PC 机上用梯形图编程，并进行现场实际操作调试程序，对掌握可编程控制器(PLC)及其应用以及工业过程自动化控制提供了很大的帮助5。2.1.2 基于 CCLINK 现场总线的通讯技术 CCLINK 具有性能卓越、应用广泛使用简单节省成本等突出优点。一般而言，我们将网络系统分为 3 至 4 个层次：管理层、控制器层、部件层，部件层也就是指装置层和传感器层。由于 CCLINK 的数据容量大，通信速度多级可选择，CCLINK 是一个复合的、开放的、适应性强的网络系统，能够适应于较高的管理层网络到较低的传感器层网络的不同范围。CCLink 通信速度快、数据容量大、传输距离长的省配线网络。应用范围覆盖了传统的制造业到新兴的节能产业等诸多领域3。2.1.3 组态技术 “组态”的概念是伴随着集散型控制系统（Distributed Control System 简称 DCS）的出现才开始被广大的生产过程自动化技术人员所熟知的。在工业控制技术的不断发展和应用过程中，PC（包括工控机）相比以前的专用系统具有的优势日趋明显。这些优势主要体现在：PC 技术保持了较快的发展速度，各种相关技术已经成熟；由 PC 构建的工业控制系统具有相对较低的拥有成本；PC 的软件资源和硬件资丰富，软件之间的互操作性强；基于 PC 的控制系统易于学习和使用，可以容易地得到技术方面的支持。在 PC 技术向工业控制领域的渗透中，组态软件占据着非常特殊而且重要的地位。 组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。对应于原有的 HMI（人机接口软件，Human Machine Interface）的概念，组态软件应该是一个使用户能快速建立自己的 HMI 的软件工具，或开发环境。在组态软件出现之前，工控领域的用户通过手工或委托第三方编写 HMI 应用，开发时间长，效率低，可靠性差；或者购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。组态软件的出现，把用户从这些困境中解脱出来，可以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统。随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、SCADA、通讯及联网、开放数据接口、对 I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容，随着技术的发展，监控组态软件将会不断被赋予新的内容。易控监控系统软件具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用易控对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用 Windows 的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。2.2 系统总体架构及功能2.2.1 温室大棚系统总体架构整个温室大棚远程监控系统由上位机、触摸屏，PLC组成，其主站PLC型号为：FX3U-48M，1号站PLC型号为：FX3U-48M,2号站PLC型号为：FX2N-48MR。4AD模块与主站连接。通过CC-LINK现场总线系统的主站模块，将其余两个工作站设置为从站单元。主站单元采用FX2N-16CC-M主站模块，从站单元采用FX2N-32CCL接口模块，构成CC-LINK现场总线控制与通信链路系统。并通过此CC-LINK系统方案的硬件及软件设置将温室大棚各个工作站链接起来，以实现对温室大棚系统的高速的数据传输和数据处理控制。温室大棚系统的总体架构。如图21所示。图21总体框架图2.2.2 温室大棚系统功能 温室智能控制系统通过远程控制中心的组态软件或现场的触摸屏对大棚内的植物最佳生长环境的各个参数进行设置，并将这些设定值写入PLC里。当PLC运行后，通过CC-Link现场总线对大棚内温度、湿度、光照、二氧化碳、交直流电机及室内外光照等控制对象进行信号采集。PLC对写入值与读取值进行运算后，将运算结果写入CC-Link远程寄存器中，并发出控制命令控制相关执行部件的操作，并且组态软件可以实现实时对现场的监控，控制各个参数，使大棚内温度、湿度、光照、二氧化碳指标达到最优，以保证农作物最佳生长环境和条件。整个温室智能控制系统由上位机和下位机来实现。上位机是个人PC机，其主要功能是：设定下位机的控制参数；实现系统实时监测；通过串行通讯口，接收下位机传送的历史数据；完成数据管理、历史资料统计分析任务，同时还可实现对数据的显示、编辑、存储、打印输出等。下位机通过传感器采集有关环境因子的数据，如温度、湿度、CO2浓度和光照度等。3 CCLINK的硬件系统配置3.1 CCLINK 的系统概要CCLINK 系统是通过使用专用的电缆将分散的 I/O 模块，特殊高功能模块等连接起来，并通过 PLC 的 CPU 来控制这些相应模块的系统。CCLINK 系统通过每个模块分散到类似传送生产线和机械等设备中去，能够实现整个系统的省配线。通过使用处理类似 I/0 或者数字数据的 ON/OFF 数据的模块，能够实现简单的高速通信。同时CCLINK 系统可以和其他三商的各种不同的设备进行连接，使得系统更具灵活性。CCLINK 系统主站模块 FX2N-16CCL-M 是特殊扩展模块，占 8 个输入/输出点，它将 FX 系列 PLC 分配作为 CC-L1NK 系统中的主站。远程 I/0 站和远程设备站可以与主站连接。通过使用 CCLINK 接口模块 FX2N-32CCL，两个或两个以上的 PLC 可以作为远程设各站进行连接，形成一个简单的分散控制系统 DCS。图 3.1 所示为以FX2N-16CCL-M 为主站模块构成的 CCLINK 系统示意图。图 3.1 以 FX2N-16CCL-M 为主站模块构成的 CCLINK 系统 主站是控制数据链接系统的站；每个远程 I/O 站仅能处理 32 位信息远程站；每个远程设备站至少能处理 32 位信息和 4 个字信息，具体处理信息量的大小取决于每个远程设备站的站数量设定开关位置。图 3.1 中，接口模块 FX2N32CCL 是用于将 FX系列 PLC 作为远程设备站连接到 CCLINK 中。接口模块 FX2N32CCL 作为特殊模块占用PLC 中的 8 个 I/O 点。每站的远程 I/O 点为 32 个输入点和 32 个输出点。但是，最终站的高 16 位点作为系统区由 CCLINK 系统专用占用，不可作为通讯位使用。每站的远程寄存器数目为 4 个 RWw 写寄存器(用于传送)和 4 个 RWr 读寄存器(用于接收)。由于站的数目可以在 14 之间选择，所以可以根据各远程设备站的控制规模构造相应的系统。但是，当一个 FX 系列的 PLC 作为主站使用的时候，最多可以连接 7 个远程 I/O站和 8 个远程设备站。且连接时，须满足表 3.1 的条件。 表 3.1 FX 系列 PLC 作为主站时的 CCLINK 的系统结构1)远程 I/O 站的连接(最多 7 个站)2)远程设备站的连接(最多 8 个站)3.2 温室大棚系统中 CCLINK 的硬件配置设计根据温室大棚系统的工作站组成和生产功能任务，采用 CCLINK 现场总线技术实现整个系统的程序控制和通讯链路。 主站的配置是：PLC 基本单元采用 FX2N48MR，CCLINK 主站模块采用FX2N16CCLM；从站的配置是：PLC 基本单元采用：FX3U-48MR，各站的 CCLINK 从站模块采用 FX2N32CCL。主站与两个个从站之间采用 FANCSB 0.5mm2*3 CCLINK 专用双绞电缆进行串联连接(注意：如采用其他型号的电缆进行连接将不能保证通讯数据的正常传输)。且在主站(检测站)和从站要加入两个终端电阻(110)，用与屏蔽通讯中的干扰信号。 在完成系统的硬件配置与组态后，再对主站和从站模块的开关进行设定，包括：站号设定、站数设定、传输速度设定、条件设定。 主站模块设定如：站号设定开关为 00(主站专用)；模式设定开关为 0(在线模式)；传输速度设定为 0(156Kbps)；条件设定为：全 OFF(系统默认设置)。 从站 1模块设定如：站号设定开关为 01(1 号站)；站数设定为 0 (占用 1 个站)；传输速度设定为 0(156Kbps)。 从站 2模块设定如：站号设定开关为 02(2 号站)；站数设定为 0(占用 1 个站)；传输速度设定为 0(156Kbps)。 以上为 CCLINK 的硬件配置及主从站模块的开关设定。在硬件连接设置无误，且开关设定正确的情况下，就可开始进行通信初始化设置。3.3 温室大棚系统中 CCLINK 主/从站模块的配线设计温室大棚系统中 CCLINK 主/从站模块的配线设计包括主站模块 FX2N16CCLM 和接口模块 FX2N32CCL 的电源配线，以及使用 CCLINK 专用电缆的通讯配线。主站模块FX2N16CCLM 需要由 24VDC 提供电源，由 PLC 主单元的直流 24V 电源供给，或者使用外部稳压电源供电。图 3.2 所示为主站模块 FX2N16CCLM 的电源配线设计。图 3.2 主站模块取 2N 一 16CCL-M 的电源配线设计从站接口模块 FX2N32CCL 的电源配线设计，如图 3.3 、3.4所示。图 3.3 从站接口模块 FX2N32CCL 的电源配线设计1图 3.4 从站接口模块 FX2N32CCL 的电源配线设计2温室大棚系统使用 CCLINK 专用电缆 FANCSB 0.5mm2*3 电缆进行通讯连接配线设计。首先，将主站 0 中的 DA 和 DB 端子接上终端电阻(110，1/2W)，再将主站 0 中的 DA 端子接专用电缆蓝色线、DB 端子接专用电缆白色线、DG 端子接专用电缆黄色线，SLD 端子接专用电缆屏蔽线，FG 端子采用三级接地(接地电阻小于 100)系统连接主站 0。其次，分别连接从站 1、从站 2、的接线端子，连接方式同主站 0。但从站 2做 CCLINK 中的最后一站，就在其 DA 和 DB 端子接上终端电阻(110，1/2W)。图 3.4 所示为 CCLINK 专用电缆 FANCSB 05 mm2*3 电缆的横截面示意图，此电缆特性如：类型为双绞屏蔽电缆；导体横截面积为 0.5mm；导体电阻在 20是小于 37.8/km；静电容量在 1kHz 时小于 60nF/km；最高耐电压为500VDC。图3.4 FANC-SB 0.5mm2 * 3电缆的横截面示意图4 温室大棚系统中的通讯程序设计4.1 CCLINK 的通讯原理CCLINK提供循环传输和瞬时传输2种通信方式。一般情况下，CCLINK主要采用广播轮询(循环传输)的方式进行通讯。具体的方式是：主站将刷新数据(RY/RWw)发送到所有从站，与此同时轮询从站l；从站1对主站的轮询做出响应 (RX/RWr)，同时将该响应知其它从站；然后主站轮询从站2(此时并不发送刷新数据)，从站2给出响应，并将该响应告知其它从站；依此类推，循环往复。广播一轮询时的数据传输帧格式数据传输率非常高。除了广播一轮询方式以外，CCLINK也支持主站与本地站、智能设备站之间的瞬时通讯。从主站向从站的瞬时通讯量为150字节/数据包，由从站向主站的瞬时通讯量为34字节/数据包。所以，瞬时传输不会对广播轮询的循环扫描时间造成影响。4.2 缓冲存贮器、E2PROM 以及内部存贮器之间的关系缓冲存贮器是一个临时的存贮空间。为了暂时的存放将要写到E2PROM或者是内部存贮器的一些参数信息。当主模块的电源关闭时，那些在缓冲存贮器中的参数信息就会被擦除。 E2PROM仅仅只有当由E2PROM参数(BFM#AH b8)发出的启动数据链接的写请求被设置为ON状态时，数据链接才能够被启动。这样就可以取消在每一次主站启动的时候都往缓冲存贮器里面写入一些参数的必要了。但是，对于写入到E2PROM (BFM#AH b10)的参数写请求，参数需要被记为高级模式来放入E2PROM中。E2PROM即使当主模块的电源关闭，存贮在E2PROM中的参数信息还是会被保存的。但CCLINK系统规定记录到E2PROM中的次数限制为10000次。 内部存贮器数据链接就是通过使用存贮在内部存贮器中的参数信息来执行的。当主模块的电源关闭时，参数信息就会被擦除。图4.1清晰地显示了PLC通过程序进行主站参数设定的流程。图4.1 PLC与主站参数设定流程由于CCLINK系统规定记录到E2PROM中的次数限制为10000次。所以，一般在进行系统调试(启动)的时候使用“通过存储器参数的数据链接”，在调试完成之后的运行使用“通过E2PROM参数的数据链接”。4.3 系统中CCLINK通讯参数的设定CCLINK主/从站模块通信初始化设置的基本方法是通过编程来设置通信初始化参数。编制通信初始化程序的流程，如图4.2所示。图4.2 通信初始化程序设计流程首先在参数设定部分，将整个温室大棚系统连接的接口模块数、重试次数、自动返回模块数以及当CPU瘫痪时的运行规定(停止)以及各站的信息写入到存储器相应的地址中。在执行刷新指令之后缓冲存储器内的参数送入内部寄存区，从而启动数据链接。如果缓冲存储器内参数能正常启动数据链接，这说明通信参数设置无误，这时就可通过寄存指令将参数寄存到E2PROM。这是因为一旦断电内部寄存区的参数是不会保存的，而E2PROM中的参数即使断电仍然保存。同时通信参数必须一次性地写入E2PROM，即仅在初始化时才予以执行。此后CPU运行就通过将E2PROM内的参数送入内部寄存区去启动数据链接。值得注意的是，如果通信参数设置有误(如参数与系统所采用的硬件不一致，或参数与硬件上的设置不一致)，数据链接将无法正常启动，但通常并不显示何处出错，要纠正只有靠细心而又耐心地检查，别无它法。反过来，如果通信参数设置正确而硬件上的设置有错，CCLINK通信控制组件会提供出错信息，一般可通过编程软件包的诊断功能发现错误的类型和错误步数。a) 温室大棚系统通讯参数设定项目温室大棚系统中主站需要设置的参数设定项目如表4.1所示。表4.l 温室大棚系统中主站参数设定项b) 温室大棚系统通讯参数设定程序使用梯形图语言编写的温室大棚系统的参数设定程序包括以下5个部分：(1)参数设定部分程序：接口模块数设定为2，2个接口模块分别连接从站12；重试次数设定为7次；自动返回模块数设定为2，即2个从站；CPU出错时的指定操作。参考程序段l所示。(2)设置站点信息程序：2个从站的类型均属于远程设备站设定为1；各从站均占用的1个站，故占用站数目均设定为1；站号设定依次为，从站1设定为01，从站2设定为02。参考程序段l所示。(3)通过缓冲存贮器启动参数数据链接的程序。参考程序段2所示。(4)将参数写入E2PROM的程序。参考程序段3所示。(5)通过E2PROM启动的参数数据链接的程序。参考程序段4所示。以下程序详解了温室大棚系统中参数设定程序。程序段l：参数设定部分程序及站点信息设定自动恢复模块数目（2个）已连接的模块数目（2个）从D5和D4写到H20远程设备站（2号站，占用1站）远程设备站（1号站，占用1站）模块出错模块就绪RUN监视器重试次数（3次）错误时的指定操作BFM#AHM25到M10 程序段2：通过缓冲存贮器启动参用数数据链接启动异常完成启动正常完成根据缓冲存储器的参数，数据链接启动异常完成时根据缓冲存储器的参数，数据链接启动正常完成时刷新指令程序段3：参数写入E2PROM的程序登记异常完成登记正常完成登记命令将参数登记到对EEPROM进行参数登记异常完成时将参数登记到对EEPROM进行参数登记正常完成时程序段4：通过E2PROM启动的参数数据链接启动异常完成启动正常完成根据EEPROM的参数，数据链接启动异常完成时根据EEPROM的参数，数据链接启动正常完成时刷新指令单元就绪单元出错4.4 主从站的缓冲存储器地址分配设计4.4.1 数据通讯FX2N-32CCL接口模块通过由16位RAM存储支持的内置存储器(BFM)在FX PLC与CCLINK系统的主站之间传送数据。缓冲存储器由写专用存储器和读专用存储器组成。编号0至31被分别分配给每一种缓冲存储器。通过TO指令，FX PLC可将数据从FX PLC写入写专用存储器，将数据然后传送给主站。通过FROM指令，FX PLC可以从读专用存储器中将读出由主站传来数据读到FX PLC。数据流程图，如图4.3所示。图4.3 通讯数据流程图读专用BFM：主站写进来的数据以及FX2N-32CCL的系统信息被保存在读专用缓冲寄存器。FX PLC可以通过用FROM指令从FX PLC读取缓冲存储器中的信息。其中BFM#O-#7对应远程输出RY00-RY7F，BFM#8-#23对应远程寄存器RWw0-RWwF。16个远程输出点RYF-RY0被分配给由16位组成的每个缓冲存储器的b0-b15位。每位指示的ON/OFF状态信息表示主单元写给FX2N-32CCL的远程输出内容。FX2N-PLC通过FROM指令将这些信息读进PLC的位或字软件元件。在FX2N-32CCL中，远程输出的点数范围(RY00/RY7F)取决于选择的站数(1-4)。但最终站的高16点作为系统区由CCLINK系统专用，不能作为用户区使用。16个远程缓冲寄存器RWw0-RWwF指向分配了一个编号为RWw0-RWwF远程寄存器。远程缓冲寄存器中存储的数据是主单元写给FX2N-32CCL有关远程寄存器的内容。FX2N PLC再通过FROM指令将这些数据读进PLC的位或字软元件。在FX2N-32CCL中，远程寄存器的点数(RWw0-RWwF)取决于选择的站数(1-4)。详细的读专用BFM编号表，如表4.2所示。表4.2 读专用BFM编号表写专用BFM：FX PLC写给主站的数据被保存在写专用缓冲寄存器中。FX PLC通过TO指令将PLC中位和数据(字)软元件的内容写入。其中BFM#0-#7对应远程输出RX00-RX7F，BFM#8-#23对应远程寄存器RWr0-RWrF。16个远程输入点RXF-RX0被分配给由16位组成的每个缓冲存储器的b0-b15位。要从FX PLC写到主单元的数据首先传到这些缓冲存储器中。FX2N通过指令将PLC中的位或字软件的内容写入。在FX2N-32CCL中，远程输入的点数范围(RX00-RX7F)取决于选择的站数(1-4)。但最终站的高16点作为系统区由CCLINK系统专用，不能作为用户区使用。16个远程缓冲寄存器RWr0-RWrF指向分配了一个编号为RWr0-RWrF远程寄存器。从FX PLC要写到主单元的信息首先要从FX PLC传到这些缓冲寄存器中。FX2N PLC再通过TO指令将PLC中位和字软件元件的内容写入。在FX2N-32CCL中，远程寄存器的点数(RWr0-RWrF)取决于选择的站数(1-4)。详细的写读专用BFM编号表4.3所示。表4.3 写读专用BHM编号表4.4.2 温室大棚系统通讯数据流主站与远程设备站间的通信缓冲区对应关系5 主从站程序设计5.1 程序设计注意事项温室大棚系统的主站0程序编制时应注意以下3点：首先编写主站与从站的通讯程序；对各从站的通讯程序采用子程序编制；再编写主站0的功能主程序。 温室大棚系统的从站程序编制时应考虑的主要问题：首先编写从站与主站的通讯程序；再编写从站的功能主程序。 主站及从站通讯程序编制完成后，首先接通所有远程设备站(从站l、2)的电源，再接通主站0的电源，然后调整主/从站的PLC工作模式至运行(RUN)状态。此时可通过主站(FX2N16CCLM)及远程设备站(FX2N32CCL)的LED指示灯，观测主站与远程设备站的数据链接是否正常进行。主站的通讯状态如图5.1所示；远程设备站的通讯状态如图5.2所示。图5.1 主站通讯状态正常指示图5.2 远程设备站通讯状态正常指示5.2 程序设计流程主站与过程设备站间通讯时的基本程序设计流程如5.3所示。图5.3 程序设计流程图5.3 主站及从站的通讯与功能程序5.3.1 主站的程序设计 1.主站的数据链接调试过程程序2.主站与各远程设备站(从站)的通讯程序。通过读“远程设备站的数据链接来调用各从站的通讯子程序。3.FX2N16CCLM主站0接收及处理FX2N-4AD信号程序5.3.2 远程设备站（从站）程序的设计1.远程设备站1通讯程序2.远程设备站1的功能程序3.远程设备站2通讯程序4.远程设备站2的功能程序总结通过图书馆、上网等认真查阅、分析资料，认真设计、调试与总结，完成了本论文的设计任务与研究工作。通过本次毕业论文设计，使我的专业知识得到了总结与提高，同时使我对组态、编程、自动化控制、CCLINK