開放式現場總線CC-Iink綜述

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

　　作為包容了現場總線最新技術的CC—Link，其先進的技術性能和特點非常鮮明。有必要逐步向廣大的用戶和合作伙伴及中國的工程技術人員，介紹CC—Link有關技術和應用情況。使CC—Link的技術為更多的業內人士所了解，為中國的現場總線的發展，提供有益的參考。

　　一、開放式現場總線CC—Link技術背景和CLPA

　　在1996年11月，以三菱電機為主導的多家公司以“多廠家設備環境、高性能、省配線”理念開發、公布和開放了現場總線CC—Link，第一次正式向市場推出了CC—Link這一全新的現場網絡。并于1997年獲得日本電機工業會(JEMA)頒發的杰出技術成就獎。

　　CC—Link是Control & Communication Link(控制與通信鏈路系統)的簡稱。即：在工控系統中，可以將控制和信息數據同時以lOMbps高速傳輸的現場網絡。CC—Link具有性能卓越、應用廣泛、使用簡單、節省成本等突出優點。作為開放式現場總線，CC—Link是唯一起源于亞洲地區的總線系統，CC—Link的技術特點尤其適合亞洲人的思維習慣。

　　隨著1998年，汽車行業的馬自達、五十鈴、雅馬哈、通用、鈴木等成為CC-Link的用戶，CC—Link迅速進入中國市場。1999年，銷售的實績已超過17萬個節點，2001年達到了72萬個節點，到2001年累計量達到了150萬，其增長勢頭迅猛，在亞洲市場占有份額超過15%(據美國工控專業調查機構ARC調查)，受到亞、歐、美、日等客戶的高度評價。

　　為了使用戶能更方便地選擇和配置自己的CC—Link系統，2000年11月，CC—Link協會(CC—Link PartnerAssociation簡稱CLPA)在日本成立。主要負責CC—Link在全球的普及和推進工作。為了全球化的推廣能夠統一進行，CLPA(CC—Link協會)在全球設立了眾多的駐點，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方面推廣和支持CC—Link用戶和成員的工作。

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

　　二、CC—Link的通訊原理

　　CC—Link的底層通訊協議遵循RS485，具體的通訊方式請參照圖1。

　　CC—Link提供循環傳輸和瞬時傳輸2種通信方式。一般情況下，CC—Link主要采用廣播—輪詢(循環傳輸)的方式進行通訊。具體的方式是：主站將刷新數據(RY/RWw)發送到所有從站，與此同時輪詢從站1;從站1對主站的輪詢作出響應(RX/RWr)，同時將該響應告知其它從站;然后主站輪詢從站2(此時并不發送刷新數據)，從站2給出響應，并將該響應告知其它從站;依此類推，循環往復。廣播—輪詢時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通訊。從主站向從站的瞬時通訊量為150字節/數據包，由從站向主站的瞬時通訊量為34字節/數據包。瞬時傳輸時的數據傳輸幀格式請參照圖3，由此可見瞬時傳輸不會對廣播輪詢的循環掃描時間造成影響。

　　所有主站和從站之間的通訊進程以及協議都由通訊用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

　　一般工業控制領域的網絡分為3到4個層次，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是一個以設備層為主的網絡，同時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的網絡結構

　　現場總線CC—Link的一般系統構成如圖5所示：

　　一般情況下，CC—Link整個一層網絡可由1個主站和64個子站組成，它采用總線方式通過屏蔽雙絞線進行連接。網絡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儀表、閥門、數控系統等現場儀表設備。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絡系統構成方式。采用第三方廠商生產的網關還可以實現從CC—Link到PSI、S—Link、Unit—wire等等網絡的連接。

　　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而逐漸減慢，傳輸速度和距離的具體關系如表1所示。

　　CC—Link的中繼器目前有多種：一種為T型分支中繼器M65SBT—RFr，每增加一個距離延長一倍。一層網絡最多可以使用10個。第二種為光中繼器M65SBT—RPS或AJ65SBT—RPG，用光纜延長，因此在一些比較容易受干擾的環境可以采用。光中繼器要成對使用，每一對M65SBT—RPS之間的延長、距離為1公里，最多可以使用4對;每一對 AJ65SBT—RPG之間的延長距離為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，采用紅外線無線傳輸的方式，在布線不方便，或者連接設備位置會移動的場合使用。空間光中繼器也必須成對使用，兩者之間的距離不能超過200米，還有一些方便接線的中繼器和與其他網絡相連的網關和網橋。

　　CC—Link提供了110歐姆和130歐姆兩種終端電阻，用于避免因在總線的距離較長、傳輸速度較快的情況下，由于外界環境干擾出現傳輸信號的奇偶校驗出錯等傳輸質量下降的情況。

　　3、CC—Link實現高速大容量的數據傳榆

　　CC—Link提供循環傳輸和瞬時傳輸2種方式的通信。

　　每個內存站循環傳送數據為24字節，其中8字節(64位)用于位數據傳送，16字節(4點RWr、4點RWw)用于字傳送。一個物理站最大占用4個內存站，故一個物理站的循環傳送數據為96個字節。

　　對于CC—Link整個網絡而言，其循環傳輸每次鏈接掃描的最大容量是2048位和512字。在循環傳輸數據量不夠用的情況下，CC—Link提供瞬時傳輸功能，可將960字節的數據，用指令傳送給目標站。

　　CC—Link在連接64個遠程I/O站、通信速度為10Mbps的情況下，循環通信的鏈接掃描時間為3.7毫秒。穩定快速的通信速度是CC—Link的最大優勢。

　　4、CC—Link豐富的功能

　　1)自動刷新功能、預約站功能

　　CC—Link網絡數據從網絡模塊到CPU是自動刷新完成，不必有專用的刷新指令;安排預留以后需要掛接的站，可以事先在系統組態時加以設定，當此設備掛接在網絡上時，CC—Link可以自動識別，并納入系統的運行，不必重新進行組態，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。例如故障子站自動下線功能、修復后的自動返回功能、站號重疊檢查功能、故障無效站功能、網絡鏈接狀態檢查功能、自診斷功能等等，提供了一個可以信賴的網絡系統，幫助用戶在最短時間內恢復網絡系統。

　　3)互操作性和即插即用功能

　　CC—Link提供給合作廠商描述每種類型產品的數據配置文檔。這種文檔稱為內存映射表，用來定義控制信號和數據的存儲單元(地址)。然后，合作廠商按照這種映射表的規定，進行CC—Link兼容性產品的開發工作。以模擬量I/O開發工作表為例，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公司生產的同樣類型的產品，在數據的配置上是完全一樣的;用戶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，如果用戶換用同類型的不同公司的產品，程序基本不用修改。可實現“即插即用”連接設備

　　4)循環傳送和瞬時傳送功能

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