基于CC－Link天线开闭控制设计

1 引言

　　天线开闭所是低频发信系统的一个重要组成部分，它起着大功率发信机和天线之间的桥梁作用。在天线开闭所中通过交流电机控制一系列隔离开关的闭合、断开可以实现无线电信号经不同方向的天线辐射出去以及天线接地等功能。所以及时准确的实现开闭所多部电机的监控是开闭所控制的关键。目前大多数开闭所与大功率发信机之间的距离都比较远，而且现场设备和电缆都处在强电磁干扰环境中，传统的控制方法易导致现场配线复杂和控制信号稳定性差等问题。本文针对以上问题介绍一种基于q系列可编程逻辑控制器（programmable logic controller，plc）cc-link现场总线的天线开闭所控制。

　　2 cc-link现场总线

　　2.1 cc-link概述

　　cc-link（control& communication link）是三菱电机于1996年以“多厂家设备环境、高性能、省配线”理念开发、公布的开放式现场总线。它是一个复合的、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网络的不同范围。cc-link现场总线是一个以设备层为主的网络，整个一层网络由一个主站和最多64个从站组成。网络中的主站由plc但当，从站可以是远程i/o模块、特殊功能模块、带有cpu和plc的本地站、人机界面、变频器及各种测量仪表、阀门等现场仪表设备［1］。

　　cc-link的底层通讯总线协议遵循rs485接口标准。一般情况下，cc-link主要采用广播轮询的方式进行通信。具体方式是：主站将刷新数据（ry/rww）发送到所有从站，与此同时轮询从站1，从站1对主站的轮询作出响应（rx/rwr），同时将该响应告知其它从站；然后主站轮询从站2（此时并不发刷新数据），从站2给出响应，并将该响应告知其它从站，依次类推，循环往复。该方式的数据传输率非常高。除广播轮询方式外，cc-link也支持主站与本站、智能设备站之间的瞬时通信。瞬时传输不会对广播轮询的循环扫描时间造成影响［2］［3］。

　　2.2 cc-link优势和特点

　　（1）减少配线，提高效率。cc-link显著减少了当今复杂的生产线上的控制线和电源线。减少配线和安装设备的费用；减少配线时间；更有利于维护。

　　（2）高速的输入输出响应。cc-link实现了最高位100mbps的高速通讯速度，输入输出响应可靠，并且响应时间快，可靠和具有确定性，能轻松应对要求快速i/o响应和大容量数据传输的应用。

　　（3）延长距离方便。cc-link网络所覆盖的总距离可以延长到1200m（在156kb/s速率下），通过使用中继器和光中继器模块，传输距离可进一步延长至13.2km，这样可以灵活地支持所需的设备。

　　（4） 丰富的ras功能。ras（reliability，availability，serviceability）是可靠性、有效性、易维护性的缩写，cc-link依靠ras功能实现高可靠性。该功能包括备用主站、从站脱离、自动恢复、测试和监控，它提供了高可靠性的网络系统并使网络瘫痪的时间最小化。

　　3 系统构成

　　天线开闭所由18个隔离开关组成，对天线开闭所的控制主要是在远程完成对隔离开关控制电机的启动停止、联锁控制及状态检测。基于以上要求，cc-link控制系统结构框图如图1所示。

　　天线开闭所cc-link控制系统是采用三菱公司melsec-q系列plc为主控。通过cc-link总线电缆连接9个远程i/o输入模块、9个远程i /o输出模块和一个模拟量输入模块，melsec-q系列plc主基板上的基板扩展连接器连接1个三菱got触摸屏，melsec-q系列plc主基板上的插槽安装q系列的输入模块、输出模块、cc-link主站通信模块和h网络模块［4］［5］。

　　cc-link现场总线，将现场数据高速地传至主站进行管理。采用一台三菱q系列plc负责cc-link网络管理，还负责将数据通过上层网络送到监控计算机进行分析，并将中控室发出的指令送至现场从站。触摸屏将开闭所中所有受控设备的工作状态信息显示出来供操作人员监控。

　　图1 基于cc-link天线开闭所控制系统结构框图

　　图2主站和远程站通讯示意图

　　4 系统通讯实现

　　主站和远程站之间的通信过程如图2所示。当和远程站通信时，和远程站交换的信号（初始数据请求标志、出错复位请求标志等）使用远程输入rx和远程输出ry进行通信；而数字数据（平均处理规格、数字输出值等）使用远程寄存器rww和rwr进行通讯［6］。

　　通讯前，主站必须用初始化程序进行初始化设置，实现软元件与地址的映射。主站需设定的参数有：站号；传输速率；连接模块的数量；重试的次数；自动返回模块的数量；备用主站指定； cpu宕机时的指定操作；扫描模式指定；延迟时间设置；预留站点的指定；错误无效的站的规格；站有站数；分配通信缓冲区和自动更新缓冲区。预先把这些参数记录到主站模块中，这样在每次主站模块启动的时候不需要写入参数。各个从站也要设定相应的通信参数（站号、占用站的数目、传输速率）和编制相应的通信程序。

　　最后通过led显示器或顺控程序确认系统运行情况。

　　5 系统软件设计

　　控制系统采用三菱公司的gx developer ver.8软件对q02h型plc进行软件编程。开闭所控制系统软件设计主要完成频点选择、开闭所接入或接地、系统自检等控制。为了保证程序的可靠性、易读性，将控制系统的主程序设计为子程序模块式结构，不同的子程序模块完成不同的功能。开闭所控制系统主程序流程如图3所示。

　　图3 开闭所控制系统主程序流程

　　6 结束语

　　cc- link总线技术在天线开闭所中的应用使系统结构得到简化。不仅降低成本，简化控制系统的配置，节省大量控制线缆，而且提高了系统运行的可靠性，尤其是其灵活全面的故障诊断能力及网络通讯能力，方便了施工、调试和维护，系统性能大幅度提高。使控制系统的档次上一个台阶，实现设备运行全程自动化监控。