徐建东，胡新华

（武进技师学院，江苏 武进213100）

0 引言

现场总线技术是技工学校电气自动化设备安装与维修专业开设的核心课程，由于各方面条件限制，基本上以理论讲授为主，缺少必要的实践环节，导致教学过程中学生的学习积极性不高，主要原因在于相关总线概念、术语无法很好的理解，也不熟悉现场总线在现场如何应用。针对以上问题，在选择CCLink总线的基础上，本文依托生活中典型的配电箱创新项目，较为详细地介绍了CC-Link的特性、功能及组网方法，通过该项目的实施可以提高电气自动化设备安装与维修专业学生对现场总线的理解以及在工业现场中的具体应用，克服了以往现场总线课程重理论，轻实践的弊端，对现场总线的应用以及教学具有一定的积极意义。

1 教学改革的思路和步骤

在现场总线实践教学中，笔者选择以学校技能教学区为载体，在现有配电箱功能及硬件情况下增设CC-Link总线通讯模块如下：1台Q02UCPU、1台QJ61BT11N、1 台 QJ61BT11N、1 台 AJ65SBTB1-8D（远程输入站）、1台AJ65SBTB1-8T（远程输出站）实现3个区域之间 CC-Link通讯。在此，通过GOT1000触摸屏或以太网控制主站与远程站之间的通讯。

1.1 设计思路

（1）利用CC-Link现场总线使得配电箱（主站）能控制远程站各区域电源启闭，例如，利用主站配置的触摸屏或外部按钮或自动控制某一公共区域的电源打开，达到定时启闭：启动时间段内各室照明正常开关，启动时间段外各室照明正常开启、延时自动关闭。

（2）利用CC-Link现场总线使得配电箱（主站）能监控远程站各区域用电情况，例如，利用配电箱配置的触摸屏或外部指示灯监控某一区域的用电情况，达到用电有提示，耗电超限有警示。

1.2 实施步骤

（1）各控制区域输入输出升级改造：将室内照明开关改为与远程输入模块AJ65SBTB1-8D连接（24V），将室内的插座电源、照明灯改由远程输出模块AJ65SBTB1-8T控制的继电器间接控制。

（2）CC-Link硬件组网：架设CC-Link总线将主站与各远程站建立远程通讯。

（3）CC-Link软件组网：首先组态Q02CPU参数，完成I/O地址分配，然后组态网络参数，设置主、从站信息。

（4）完成PLC、HMI编程，实现预设控制功能。

2 实践项目的设计

2.1 系统硬件配置

该系统以三菱Q系列PLC作为主站，2台远程I/O站。通过触摸屏（GOT1000）对2台远程站进行参数设定和监控，其硬件结构如图1所示。上位机采用计算机，是整个系统管理和监视中心，用于对下位机的管理和监视，并用于程序的编制、程序的调试和故障诊断等。触摸屏用来对现场设备进行监视、设定和控制，其中Q02UCPU是该系统的控制与通信的枢纽，各站间的输入、输出信号和数据必须经图1硬件结构图才能在触摸屏和上位机上显示；QJ61BT11N是主站的通信模块，用来存储主站接受和发送的通信数据；AJ65SBTB1-8D为远程I/O站（1号站），用于控制主站和2号远程站的输出；AJ65SBTB1-8T为远程I/O站（2号站），用于接受主站和1号远程站的信号；除硬件外还配有GX Works2和GT-Designer2等画面制作和调试软件。

图1 CC-Link智能配电箱系统

（1）三菱主站CC-Link通讯接口模块。三菱主站CC-Link通讯选用QJ61BT11N通讯模块。该通讯模块是控制和通信链接系统主/本地模块。

（2）三菱从站CC-Link通讯接口模块。AJ65SBTB1-8D作为CC-LINK的远程I/O站进行使用，连线采用屏蔽双绞电缆。

（3）QJ61BT11N和远程I/O模块的连接。为了保证CC-Link通讯成功，通讯线连接至关重要，通常使用双绞屏蔽电缆把QJ61BT11N和AJ65SBTB1连接起来。QJ61BT11N和AJ65SBTB1模块中的3个端子，3个DB端子和3个DG端子分别进行连接。AJ65SBTB1拥有两个DA端子和两个DB端子，其主要作用是方便连接下一个站点。3个站的SLD端子和专用通讯线的屏蔽层相连。每个站点的连线可从任一站点连接，接线不受站点编号限制。

2.2 站开关及主站网络参数设置

站开关除了连接通讯线外，还需要设置各站的站号、各站所占用的站数和通讯速率。主站的CCLINK通讯接口模块QJ61BT11的站点编号必须设置为“00”，传送速率/模式设置开关设置为“0”，即传送速率为 156 kbps.与从站 1（AJ65SBTB1-8D）CC-LINK通讯模块的站号设置为“1”，与从站2（AJ65SBTB1-8T）CC-LINK通讯模块的站号设置为“2”，传送速率/模式设置开关均设置为“0”，即传送速率为156 kbps.

主站网络参数：模块数设置为1；起始I/O地址为0010；运行设置为默认值；类型为主站；模式设置为远程网络（ver.1模式）；总连接个数为2.

2.3 程序编写

（1）位信息的读/写对应关系。在本项目中，主站、远程I/O站之间的位信息读/写对应关系如图2所示。

图2 位信息的读/写对应关系

（2）控制功能实现。根据控制方案预设功能要求，以101室照明功能程序展开解释，程序语句如下图3所示，其中，主站信号取自1#远程I/O站101室照明开关的状态，主站Y1020则控制2#远程I/O站101室照明灯的启闭。

图3101 室控制程序

3 实践教学项目的应用及取得的教学效果

3.1 教学实施

根据现场总线技术课程标准，结合智能配电箱实践项目的设计思路、呈现效果，经教研组讨论拟出八个围绕智能配电箱实践项目展开的教学子项目，分别是项目一：Q系列PLC模块安装与接线，项目二：Q系列PLC编程与调试，项目三：Q系列PLC故障分析与排除，项目四：1主（QJ61BT11N）1远程（AJ65SBTB1-8D）项目组态与编程控制，项目五：1主（QJ61BT11N）1远程（AJ65SBTB1-8T）项目组态与编程控制，项目六：1主（QJ61BT11N）2远程（AJ65SBTB1-8D、AJ65SBTB1-8T）项目组态与编程控制，项目七：人机界面控制下的CC-Link项目组态与编程控制，项目八：CC-Link软硬件配置故障与排除。另外，后期通过增设CC-Link远程运动模块和CC-Link远程模拟量模块可以在现有八个子项目基础上预设更多的与工业自动化相衔接的实践子项目，也可以通过增设FX2N-16CCL和FX2N-32CCL模块与原本仅具有RS485通讯的PLC实训室组成多功能的智能PLC教学平台。当然，因CC-Link的底层通讯协议遵循RS485，因此建议在有条件的情况进行现场总线技术课程前应先完成RS485通讯的配置与调试。下表以项目六展开具体教学过程。见表1.

表1 项目六展开具体教学过程表

3.2 教学效果

智能配电箱实践项目含CC-Link基础实训功能、实训室用电管理及教学现场实时监控功能。学生可通过该平台开展Q系列PLC、触摸屏和智能照明控制等单一项目或综合项目的技能训练，借此掌握Q系列PLC的安装与接线、编程与调试技巧，CCLink现场总线的组网、运行和维护等方面的技能。同时，利用CC-Link总线较强的主从站数据传输功能，在PLC实训教学中教师还可以实时采集教学现场的信息，及时发现学生实训过程中存在的问题，为技工学校自动化类专业PLC技能教学的智能化管理提供了技术保障。

4 结束语

该智能配电箱创新项目经过两年多的现场应用及教学实训，为实训基地相关实训室的管理、节能创造了良好的效益，为技师层次的学生提供了易于操作的现场总线实训平台，取得了良好的实训教学效果。通过该平台的创新探索、实践训练，学生能很好地掌握CC-Link总线技术核心技能，提高了他们的职业竞争力。实践证明，在技工学校电气自动化类专业的现场总线教学中，通过开展诸如智能配电箱类的，贴近生活的创新项目教学实践还是十分有成效的。