開(kāi)放式現場(chǎng)總線(xiàn) CC-Link 綜述

　　作為包容了現場(chǎng)總線(xiàn)最新技術(shù)的 CC-Link ，其先進(jìn)的技術(shù)性能和特點(diǎn)非常鮮明。有必要逐步向廣大的用戶(hù)和合作伙伴及中國的工程技術(shù)人員，介紹 CC-Link 有關(guān)技術(shù)和應用情況。使 CC-Link 的技術(shù)為更多的業(yè)內人士所了解，為中國的現場(chǎng)總線(xiàn)的發(fā)展，提供有益的參考。

　　一、開(kāi)放式現場(chǎng)總線(xiàn) CC-Link 技術(shù)背景和 CLPA

在 1996 年 11 月，以三菱電機為主導的多家公司以 “ 多廠(chǎng)家設備環(huán)境、高性能、省配線(xiàn) ” 理念開(kāi)發(fā)、公布和開(kāi)放了現場(chǎng)總線(xiàn) CC-Link ，第一次正式向市場(chǎng)推出了 CC-Link 這一全新的多廠(chǎng)商、高性能、省配線(xiàn)的現場(chǎng)網(wǎng)絡(luò )。并于 1997 年獲得日本電機工業(yè)會(huì )（ JEMA ）頒發(fā)的杰出技術(shù)成就獎。 CC-Link 是 Control& Communication Link ( 控制與通信鏈路系統 ) 的簡(jiǎn)稱(chēng)。

即：在工控系統中，可以將控制和信息數據同時(shí)以 10Mbps 高速傳輸的現場(chǎng)網(wǎng)絡(luò )。 CC-Link 具有性能卓越、應用廣泛、使用簡(jiǎn)單、節省成本等突出優(yōu)點(diǎn)。作為開(kāi)放式現場(chǎng)總線(xiàn)， CC-Link 是唯一起源于亞洲地區的總線(xiàn)系統，CC-Link 的技術(shù)特點(diǎn)尤其適合亞洲人的思維習慣.于 1998 年，汽車(chē)行業(yè)的馬自達、五十鈴、雅馬哈、通用、鈴木等也成為了 CC-Link 的用戶(hù)，而且 CC-Link 迅速進(jìn)入中國市場(chǎng).1999 年，銷(xiāo)售的實(shí)績(jì)已超過(guò) 17 萬(wàn)個(gè)節點(diǎn)， 2001 年達到了 72 萬(wàn)個(gè)節點(diǎn)，到 2001 年累計量達到了 150 萬(wàn)，其增長(cháng)勢頭迅猛，在亞洲市場(chǎng)占有份額超過(guò) 15 ％（據美國工控專(zhuān)業(yè)調查機構 ARC 調查），受到亞、歐、美、日等客戶(hù)的高度評價(jià)。

　　 為了使用戶(hù)能更方便地選擇和配置自己的 CC-Link 系統， 2000 年 11 月，CC-Link 協(xié)會(huì )（ CC-Link Partner Association 簡(jiǎn)稱(chēng) CLPA）在日本成立。主要負責 CC-Link 在全球的普及和推進(jìn)工作。為了全球化的推廣能夠統一進(jìn)行，CLPA（CC-Link 協(xié)會(huì )）在全球設立了眾多的駐點(diǎn)，分布在美國、歐洲、中國、中國臺灣、新加坡、韓國等國家和地區，負責在不同地區在各個(gè)方面推廣和支持 CC-Link 用戶(hù)和成員的工作。

　　 CLPA 現在有 “Woodhead” 、 “Contec” 、 “Digital” 、 “NEC” 、 “ 松下電工 ” 、 “idec” 和 “ 三菱電機 ” 等 7 個(gè)常務(wù)理事會(huì )員。到 2002 年 4 月底， CLPA 在全球擁有 250 多家會(huì )員公司，其中包括浙大中控、中科軟大等等幾家中國大陸地區的會(huì )員公司。

　　二、 CC-Link 的通訊原理

CC-Link 的底層通訊協(xié)議遵循 RS485 ，具體的通訊方式請參照下圖 .

　　CC-Link 提供循環(huán)傳輸和瞬時(shí)傳輸 2 種通信方式。一般情況下， CC-Link 主要采用廣播－輪詢(xún)（循環(huán)傳輸）的方式進(jìn)行通訊。具體的方式是：主站將刷新數據（RY/RWw ）發(fā)送到所有從站，與此同時(shí)輪詢(xún)從站 1 ；從站 1 對主站的輪詢(xún)作出響應（ RX/RWr ），同時(shí)將該響應告知其它從站；然后主站輪詢(xún)從站 2 （此時(shí)并不發(fā)送刷新數據），從站 2 給出響應，并將該響應告知其它從站；依此類(lèi)推，循環(huán)往復。廣播－輪詢(xún)時(shí)的數據傳輸幀格式請參照下圖，該方式的數據傳輸率非常高。

除了廣播－輪詢(xún)方式以外， CC-Link 也支持主站與本地站、智能設備站之間的瞬時(shí)通訊。從主站向從站的瞬時(shí)通訊量為 150 字節 / 數據包，由從站向主站的瞬時(shí)通訊量為 34 字節 / 數據包。瞬時(shí)傳輸時(shí)的數據傳輸幀格式請參照下圖，由此可見(jiàn)瞬時(shí)傳輸不會(huì )對廣播輪詢(xún)的。

　　所有主站和從站之間的通訊進(jìn)程以及協(xié)議都由通訊用 LSI － MFP(Mitsubishi Field Network Processor) 控制，其硬件的設計結構決定了 CC-Link 的高速穩定的通訊。

　　三、 CC-Link 的卓越性能

　　一般工業(yè)控制領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò )分為 3 到 4 個(gè)層次，分別是上位的管理層，控制層和部件層。部件層也可以再細分為設備層和傳感器層， CC-Link 是一個(gè)以設備層為主的網(wǎng)絡(luò )，同時(shí)也可以覆蓋較高層次的控制層和較低層次的傳感器層。

　　1 、 CC-Link 的網(wǎng)絡(luò )結構

現場(chǎng)總線(xiàn) CC-Link 的一般系統構成如圖所示：

圖： CC-Link 系統構成　 一般情況下， CC-Link 整個(gè)一層網(wǎng)絡(luò )可由 1 個(gè)主站和 64 個(gè)子站組成，它采用總線(xiàn)方式通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)進(jìn)行連接。網(wǎng)絡(luò )中的主站由三菱電機 FX 系列以上的 PLC 或計算機擔當，子站可以是遠程 I/O 模塊、特殊功能模塊、帶有 CPU 的 PLC 本地站、人機界面、變頻器、伺服系統、機器人以及各種測量?jì)x表、閥門(mén)、數控系統等現場(chǎng)儀表設備。如果需要增強系統的可靠性，可以采用主站和備用主站冗余備份的網(wǎng)絡(luò )系統構成方式。采用第三方廠(chǎng)商生產(chǎn)的網(wǎng)關(guān)還可以實(shí)現從 CC-Link 到 ASI 、 S-Link 、 Unit-wire 等等網(wǎng)絡(luò )的連接?！　?2 、 CC-Link 的傳輸速度和距離 CC-Link 具有高速的數據傳輸速度，最高可以達到 10Mbps ，其數據傳輸速度隨距離的增長(cháng)而逐漸減慢，傳輸速度和距離的具體關(guān)系如下表所示。表：傳輸速度和距離的對應關(guān)系　　CC-Link 的中繼器目前有多種：一種為 T 型分支中繼器 AJ65SBT-RPT ，每增加一個(gè)距離延長(cháng)一倍。一層網(wǎng)絡(luò )最多可以使用 10 個(gè)。第二種為光中繼器 AJ65SBT-RPS 或 AJ65SBT-RPG ，用光纜延長(cháng)，因此在一些比較容易受干擾的環(huán)境可以采用。光中繼器要成對使用，每一對 AJ65SBT-RPS 之間的延長(cháng)距離為 1 公里，最多可以使用 4 對；每一對 AJ65SBT-RPG 之間的延長(cháng)距離為 2 公里，最多可以使用 2 對。第三種為空間光中繼器 AJ65BT-RPI-10A/AJ65BT-RPI-10B ，采用紅外線(xiàn)無(wú)線(xiàn)傳輸的方式，在布線(xiàn)不方便，或者連接設備位置會(huì )移動(dòng)的場(chǎng)合使用?？臻g光中繼器也必須成對使用，兩者之間的距離不能超過(guò) 200 米，還有一些方便接線(xiàn)的中繼器和與其他網(wǎng)絡(luò )相連的網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)橋。 CC-Link 提供了 110 歐姆和 130 歐姆兩種終端電阻，用于避免因在總線(xiàn)的距離較長(cháng)、傳輸速度較快的情況下，由于外界環(huán)境干擾出現傳輸信號的奇偶校驗出錯等傳輸質(zhì)量下降的情況?！　?3 、 CC-Link 實(shí)現高速大容量的數據傳輸 CC-Link 提供循環(huán)傳輸和瞬時(shí)傳輸 2 種方式的通信。每個(gè)內存站循環(huán)傳送數據為 24 字節，其中 8 字節（ 64 位）用于位數據傳送， 16 字節（ 4 點(diǎn) RWr 、 4 點(diǎn) RWw ）用于字傳送。一個(gè)物理站最大占用 4 個(gè)內存站，故一個(gè)物理站的循環(huán)傳送數據為 96 個(gè)字節?！　?對于 CC-Link 整個(gè)網(wǎng)絡(luò )而言，其循環(huán)傳輸每次鏈接掃描的最大容量是 2048 位和 512 字.在循環(huán)傳輸數據量不夠用的情況下， CC-Link 提供瞬時(shí)傳輸功能，可將 960 字節的數據，用指令傳送給目標站?！　?CC-Link 在連接 64 個(gè)遠程 I/O 站、通信速度為 10Mbps 的情況下，循環(huán)通信的鏈接掃描時(shí)間為 3.7 毫秒。穩定快速的通信速度是 CC-Link 的最大優(yōu)勢?！　?4 、 CC-Link 豐富的功能　　 1 ）自動(dòng)刷新功能、預約站功能 CC-Link 網(wǎng)絡(luò )數據從網(wǎng)絡(luò )模塊到 CPU 是自動(dòng)刷新完成，不必有專(zhuān)用的刷新指令；安排預留以后需要掛接的站，可以事先在系統組態(tài)時(shí)加以設定，當此設備掛接在網(wǎng)絡(luò )上時(shí)， CC-Link 可以自動(dòng)識別，并納入系統的運行，不必重新進(jìn)行組態(tài)，保持系統的連續工作，方便設計人員設計和調試系統?！　?2 ）完善的 RAS 功能 RAS 是 Reliability （可靠性）、 Availability （有效性）、 Serviceability （可維護性）的縮寫(xiě)。例如故障子站自動(dòng)下線(xiàn)功能、修復后的自動(dòng)返回功能、站號重疊檢查功能、故障無(wú)效站功能、網(wǎng)絡(luò )鏈接狀態(tài)檢查功能、自診斷功能等等，提供了一個(gè)可以信賴(lài)的網(wǎng)絡(luò )系統，幫助用戶(hù)在最短時(shí)間內恢復網(wǎng)絡(luò )系統?！　?3 ）互操作性和即插即用功能 CC-Link 提供給合作廠(chǎng)商描述每種類(lèi)型產(chǎn)品的數據配置文檔。這種文檔稱(chēng)為內存映射表，用來(lái)定義控制信號和數據的存儲單元（地址）。然后，合作廠(chǎng)商按照這種映射表的規定，進(jìn)行 CC-Link 兼容性產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)工作。以模擬量 I/O 開(kāi)發(fā)工作表為例，在映射表中位數據 RX0 被定義為 “ 讀準備好信號 ”，字數據 RWr0 被定義為模擬量數據。由不同的 A 公司和 B 公司生產(chǎn)的同樣類(lèi)型的產(chǎn)品，在數據的配置上是完全一樣的，用戶(hù)根本不需要考慮在編程和使用上 A 公司與 B 公司的不同，另外，如果用戶(hù)換用同類(lèi)型的不同公司的產(chǎn)品，程序基本不用修改?？蓪?shí)現 “ 即插即用 ” 連接設備。