開(kāi)放式現場(chǎng)總線(xiàn)CC-Iink綜述

　　雖然CC—Link在中國的市場(chǎng)表現良好，國內已經(jīng)存在大量廣泛的應用和一些合作伙伴，但是關(guān)于CC—Link的全貌的介紹相對較少。

　　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lOMbps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。

　　隨著(zhù)1998年，汽車(chē)行業(yè)的馬自達、五十鈴、雅馬哈、通用、鈴木等成為CC-Link的用戶(hù)，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 PartnerAssociation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圖1。

　　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圖2，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圖3，由此可見(jiàn)瞬時(shí)傳輸不會(huì )對廣播輪詢(xún)的循環(huán)掃描時(shí)間造成影響。

　　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DSI—MFP(Mitsubishi Field Network Processor)控制圖4，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5所示：

　　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PSI、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)系如表1所示。

　　CC—Link的中繼器目前有多種：一種為T(mén)型分支中繼器M65SBT—RFr，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M65SBT—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M65SBT—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榆

　　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RWt0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

　　4)循環(huán)傳送和瞬時(shí)傳送功能

　　CC—Link的2種通信的模式：循環(huán)通信和瞬時(shí)通信。循環(huán)通信是數據一直不停地在網(wǎng)絡(luò )中傳送，數據是安站的不同類(lèi)型，可以共享的，由CC—Link核心芯片MFP自動(dòng)完成;瞬時(shí)通信是在循環(huán)通信地數據量不夠用，或需要傳送比較大的數據