CC-LINK线路综述

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1、. .前言雖然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夥伴，但是關於CC-Link的全貌的介紹相對較少。作為包容了現場匯流排最新技術的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夥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瞭解，為中國的現場匯流排的發展，提供有益的參考。一、開放式現場匯流排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、公佈和開放了現場匯流排CC-Link，第一次正式向市場推出了CC

2、-Link這一全新的多廠商、高性能、省配線的現場網路。並於1997年獲得日本電機工業會JEMA頒發的傑出技術成就獎。CC-Link是Control& munication Link (控制與通信鏈路系統)的簡稱。即：在工控系統中，可以將控制和資訊資料同時以10Mbps高速傳輸的現場網路。CC-Link具有性能卓越、應用廣泛、使用簡單、節省本钱等突出優點。作為開放式現場匯流排，CC-Link是唯一起源于亞洲地區的匯流排系統，CC-Link的技術特點尤其適合亞洲人的思維習慣。於1998年，汽車行業的馬自達、五十鈴、雅馬哈、通用、鈴木等也成為了CC-Link的用戶，而且CC-Link迅速進入中國市場

3、。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，在亞洲市場佔有份額超過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 Partner Association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，CLPACC-Link協會在全球設立了眾多的駐點，分佈在美國、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

4、推廣和支持CC-Link用戶和成員的工作。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的底層通訊協定遵循RS485，具體的通訊方式請參照下圖.圖：通信原理CC-Link提供迴圈傳輸和暫態傳輸2種通信方式。一般情況下，CC-Link主要採用廣播輪詢迴圈傳輸的方式進行通訊。具體的方式是：主站將刷新資料RY/RWw發送到所有從站，與此同時輪詢從站1；從站1

5、對主站的輪詢作出回應RX/RWr，同時將該回應告知其他從站；然後主站輪詢從站2此時並不發送刷新資料，從站2給出回應，並將該回應告知其他從站；依此類推，循環往復。廣播輪詢時的資料傳輸幀格式請參照下圖，該方式的資料傳輸率非常高。除了廣播輪詢方式以外，CC-Link也支援主站與本地站、智慧設備站之間的暫態通訊。從主站向從站的暫態通訊量為150位元組/資料包，由從站向主站的暫態通訊量為34位元組/資料包。暫態傳輸時的資料傳輸幀格式請參照下圖，由此可見暫態傳輸不會對廣播輪詢的迴圈掃描時間造成影響。所有主站和從站之間的通訊進程以及協定都由通訊用LSIMFP(Mitsubishi Field Network

6、 Processor)控制，其硬體的設計結構決定了CC-Link的高速穩定的通訊。MFP構成圖三、CC-Link的卓越性能一般工業控制領域的網路分為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感測器層，CC-Link是一個以設備層為主的網路，同時也可以覆蓋較高層次的控制層和較低層次的感測器層。1、CC-Link的網路結構現場匯流排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整個一層網路可由1個主站和64個子站組成，它採用匯流排方式通過遮罩雙絞線進行連接。網路中的主站由三菱電機FX系列以上的PLC或電腦擔當，子站可

7、以是遠端I/O模組、特殊功能模組、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錶、閥門、數控系統等現場儀錶設備。如果需要增強系統的可靠性，可以採用主站和備用主站冗餘備份的網路系統構成方式。採用第三方廠商生產的閘道還可以實現從CC-Link到ASI、S-Link、Unit-wire等等網路的連接。2、CC-Link的傳輸速度和距離CC-Link具有高速的資料傳輸速度，最高可以達到10Mbps，其資料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係如下表所示。表：傳輸速度和距離的對應關係CC-Link的中繼器目前有多種：一種為T型分支中繼器AJ65SBT-RP

8、T，每增加一個距離延長一倍。一層網路最多可以使用10個。第二種為光中繼器AJ65SBT-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採用。光中繼器要成對使用，每一對AJ65SBT-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，採用紅外線無線傳輸的方式，在佈線不方便，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路相連的閘道和網橋。

9、CC-Link提供了110歐姆和130歐姆兩種終端電阻，用於防止因在匯流排的距離較長、傳輸速度較快的情況下，由於外界環境干擾出現傳輸信號的奇偶校驗出錯等傳輸品質下降的情況。3、 CC-Link實現高速大容量的資料傳輸CC-Link提供迴圈傳輸和暫態傳輸2種方式的通信。每個記憶體站迴圈傳送資料為24位元組，其中8位元組64位元用於位元資料傳送，16位元組4點RWr、4點RWw用於字傳送。一個物理站最大佔用4個記憶體站，故一個物理站的迴圈傳送資料為96個位元組。對於CC-Link整個網路而言，其迴圈傳輸每次鏈結掃描的最大容量是2048位元和512字。在迴圈傳輸資料量不夠用的情況下，CC-Link提

10、供暫態傳輸功能，可將960位元組的資料，用指令傳送給目標站。CC-Link在連接64個遠端I/O站、通信速度為10Mbps的情況下，迴圈通信的鏈結掃描時間為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網路資料從網路模組到CPU是自動刷新完成，不必有專用的刷新指令；安排預留以後需要掛接的站，可以事先在系統組態時加以設定，當此設備掛接在網路上時，CC-Link可以自動識別，並納入系統的運行，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、Av

11、ailability有效性、Serviceability可維護性的縮寫。例如故障子站自動下線功能、修復後的自動返回功能、站號重疊檢查功能、故障無效站功能、網路鏈結狀態檢查功能、自診斷功能等等，提供了一個可以信賴的網路系統，幫助用戶在最短時間內恢復網路系統。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資料配置文檔。這種文檔稱為記憶體映射表，用來定義控制信號和資料的存儲單元位址。然後，合作廠商按照這種映射表的規定，進行CC-Link相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，字資料RWr0被定義為類比量資料。由不同的A

12、公司和B公司生產的同樣類型的產品，在資料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，程式根本不用修改。可實現“即插即用連接設備4迴圈傳送和暫態傳送功能CC-Link的2種通信的模式：迴圈通信和暫態通信。迴圈通信是資料一直不停地在網路中傳送，資料是安站的不同類型，可以共用的，由CC-Link核心晶片MFP自動完成；暫態通信是在迴圈通信地資料量不夠用，或需要傳送比較大的資料最大960位元組，可以用專用指令實現一對一的通信。5優異抗噪性能和相容性為了保證多廠家網路的良好的相容性，一致性測試是非常重要的。通常只是對介面局部進行測

13、試。而且，CC-Link的一致性測試套裝程式含了抗噪音測試。因此，所有CC-Link相容產品具有高水準的抗噪性能。正如我們所知，能做到這一點的只有CC-Link。除了產品本身具有卓越的抗噪性能以外，光纜中繼器給網路系統提供了更加可靠、更加穩定的抗噪能力。至今還未收到過關於噪音引起系統工作不正常的報告。四、應用特點簡介由於CC-Link可以直接連接各種流量計、電磁閥、溫控儀等現場設備，降低了配線本钱，並且便於接線設計的更改；通過中繼器可以在4.3公里以內保持10M的高速通訊速度，因此廣泛用於半導體生產線、自動化傳送線、食品加工線以及汽車生產線等各個現場控制領域。在中國國內，也已經有不少地方使用了

14、CC-Link。現將其應用特色歸納如下：a) 便於組建價格低廉的簡易控制網作為現場匯流排網路的CC-Link不僅可以連接各種現場儀錶，而且還可以連接各種本地控制站PLC作為智慧設備站。在各個本地控制站之間通訊量不大的情況下，採用CC-Link可以構成一個簡易的PLC控制網，與真正的控制網相比，價格極為低廉。例如青島海爾的空調測試生產線。該生產線的每個測試工位都採用了一套獨立的PLC三菱電機的FX2N PLC，來控制該測試工位的測試任務。為了使管理層的人員能夠及時瞭解生產線各工位元的工作情況，所以採用CC-Link將各個獨立的控制站連接成為一個網路，通過與主站三菱電機的A1SJHCPU連接的上位

15、機來監控整個測試線的工作情況。與傳統的RS485通訊方式相比，CC-Link不僅通訊距離長、速度快，具有價格上的競爭優勢，而且由於CC-Link提供了強大的RAS功能，所以在上位機上可以監控各個現場測試站的工作情況，及時發現各種異常，以及網路的連線異常等。當現場測試站中的某一個PLC站出現問題，會自動斷線，而不影響其他站的工作，當該站修復後，會自動上線。b) 便於組建價格低廉的冗餘網路在一些領域對系統的可靠性提出了很高的要求，這時往往需要設置主站和備用主站構成冗餘系統。雖然CC-Link是一個現場級的網路，但是提供了很多高一等級網路所具有的功能，如：可以對其設定主站和備用主站，由於其造價低廉，

16、因此性價比較高。例如在銀川的熱電廠項目中，採用了CC-Link的這一功能。主站、備用主站均採用三菱電機的Q2ASHCPU，通過CC-Link連接了兩個遠端輸入站和遠端輸出站。當主站、備用站均正常工作時，由主站對遠端站進行控制；當主站出現故障時，備用主站將自動接收系統的控制權，作為主站工作，防止了系統的停滯。c) 適用於一些控制點分散，安裝範圍狹窄的現場。在樓宇監控系統中，如燃氣監控系統，其相應的檢測點很多，而且比較分散。另外，高層建築為追求設計的經濟型，往往儘量縮小夾層和上下通道的尺寸。採用CC-Link現場網連接分立的遠端I/O模組，一層網路最多可以控制64個地方的2048點，總延長距離可達

17、7.6公里。小型的輸入輸出模組體積僅為87.3x50x40mm，足以安裝在極為狹窄的空間內。*西派埃實業公司測控部採用CC-Link的現場網路通訊方式，與1998年上半年成功地開發了“FLD現場匯流排式燃氣洩漏監控系統並將其產品化，此產品已成功運用於*浦東國際機場等項目中。d) 適用於直接連接各種現場設備。由於CC-Link是一個現場匯流排網，因此它可以直接連接各種現場設備。例如在*大劇院的項目中，使用了眾多的變頻器。原先常用的連接變頻器的方法是通過輸出接點、類比量或者RS485通訊等方式進行控制。例如採用模擬量，則針對一個變頻器，PLC需要有一個類比量模組的一個通道與之相對應，如果採用1個模

18、組8通道的D/A轉換模組，則連接40台變頻器需要5個這樣的模組，而如果採用CC-Link的連接方式，PLC上安裝一個連接模組，就可以連接42台變頻器。採用CC-Link連接變頻器，不僅可連接的數量多，通訊距離也比RS485長，而且具有網路通訊的總體監控和診斷功能，通訊編程方便，這些都是RS485通訊所無法比擬的。五、實際應用實例簡介一*打葉複烤生產線監控系統採用了CC-Link 來組建其現場的工作網路，並通過CC-Link對生產設備進行監控。目前該系統已經正式投入運行，工作良好。生產線機械局部採用長征達奧控制工程系統集成*和*船舶設備集團*生產的煙草機械，並由兩家公司採用三菱電機的工控產品進行

19、系統集成，而且系統的造價比已往的引進生產線降低了很多。下面就對該控制系統做簡單的介紹，其生產線的系統概圖如圖4-1所示。圖4-1 *煙廠系統圖該生產線由打前預處理、打葉分風、除塵、烤片、烤梗、預壓打包等6個工藝段組成，分別由6個三菱Q2ASCPU-S1 PLC站控制。這6個PLC站通過MELSEET/10網進行彼此間的通訊，並通過打前預處理段的PLC經由乙太網與上位電腦相連。兩臺上位元監控電腦採用IFIX的組態軟體對整個生產線進行線上監控，並將從現場採集到的資料存入資料庫。一台工作站電腦可以對資料庫的資料進行整理、分析、存儲和輸出。工程師站的電腦可以讀取現場所有6個控制站的程式，監控其運行狀態

20、，修改程式，或者進行遠端控制。PLC控制站上安裝有一塊CC-Link鏈結模組A1SJ61QBT11，通過該模組連接數台變頻器以及1台人機界面A985GOT。在人機界面上，可以進行各種輸入控制和輸出監視，並可直接控制變頻器。為了後文的解說方便，我們對系統作一下簡化。假定本系統的CC-Link模組插在CPU模組右側的第一個槽上，起始位址為：H0000。通過現場匯流排連接一台變頻器和一台人機界面。在人機界面側對變頻器進行啟停、頻率調整和監測、加速度調整和監測、負載電流監測、和重定控制。具體使用的PLC內部資源如下：X20：啟動X21：停顿X22：輸入頻率；D201：存放設定的頻率值X23：監控頻率；

21、D101：存放監控的頻率值X24：監控電流；D100：存放監控的電流值X25：輸入加速度；D203：存放設定的加速度值X26：監控加速度；D103：存放監控的加速度值X27：復位採用CC-Link連接時需要做硬體以及軟體兩方面的設置。1. 在硬體方面。採用遮罩雙絞線按照匯流排方式連接各控制設備。雙絞線的DA/DB為兩根信號傳輸線，DG為接地線，SLD為遮罩層，連接如圖4-2所示。然後對每個站上的站號開關和傳輸速度開關旋鈕式或撥動式做設定。變頻器設定為1號站，人機界面設定為2號站。採用5Mbps的通訊速度。注意所有設備的速度必須一致，否則L.ERR通訊出錯燈會點亮。圖4-2 硬體連接圖2. 軟體

22、方面需要進行如下的設置：I.對CC-Link組態。可以通過編寫初始化程式，或者在參數設定畫面進行設定來完成。後者只有高版本的產品才支援。II. 編寫相應的通訊程式。下面先就組態加以說明。在CC-Link運行以前，需要在主站設定該系統連接了幾個子站，每個站都是什麼設備等等。然後編寫初始化程式；如果採用參數設定畫面，則如圖4-3和4-4所示。圖 4-3圖 4-4通訊程式主要編寫變頻器通訊所需的資料交換。人機界面與CC-Link連接，其通訊方式有兩種。一種為迴圈通訊方式，需要在PLC側對通訊內容進行簡單的編程。另一種為暫態通訊方式，只需在人機界面側直接指定所需監控的軟元件就可以了，但是所需的通訊時間

23、稍長一些。因此對一些即時要求不高的資訊可以採用簡單設定的暫態傳輸方式。在本系統中人機界面主要採用了暫態傳輸，在軟元件的設定畫面中，在“網路選項直接指定需要監控的軟元件在第幾號網路的第幾號站，這裏指定HMI要監控的是1號網路的0號站即主站。具體設定見下面的圖4-5。圖4-5 HMI設定對於上述的PLC內部資源X20/X21D100/D103/D201等，依照此方法在人機界面上進行相應的設定。二*市自來水集團開天源自動化*在對*筆架山水廠泵房自動化工程設計時，經過分析、比較時考慮到原廠已局部實現車間PLC控制，經過價格及性能分析、比較確定：選用了開放式現場匯流排CC-LINK現場匯流排產品作為主控

24、設備，控制硬體系統結構圖如圖4-6所示。圖4-6 筆架山水廠泵房控制系統硬體結構圖圖中，主站控制一台送水泵、兩台真空泵和一台排水泵，監控與管理整個泵房CC-Link網路的情況，包括：1、遠程離線：對操作不正常的遠端模組或從站自動和網路讓其離線。2、自動恢復：不正常的遠端模組或從站一旦恢復正常，自動與網路接上。3、自動診斷：運用自檢功能檢查硬體及系統接線狀態。4、網路監視：將網路狀態儲存在在CPU的寄器中。5、負責承受來自從站七台泵的開真空泵命令、轉發廠站的各泵狀態、出廠水水質資料及傳送由廠站調度下達的開泵命令。1#-3#從站各自監測和控制兩台送水泵運行，承受來自主站的開泵命令、發送給主站的各泵

25、狀態資料。4#-7#從站監測和控制配電室。對高壓配電合/分閘、變壓器、電容補償進行監測，對低壓配電合/分閘、變壓器、直流電屏進行監測和控制。遠程I/O站採集局部配電參數。本應用系統是針對*市自來水公司筆架山水廠泵房內設備。應用CC-LINK現場匯流排產品後，最明顯的優點是：泵房內自動控制系統網路速度高達2.5Mbps100m時，資料獲取速度快，系統回應時間短，提高了控制精度和可靠性。系統抗干擾能力明顯增強。佈線簡單，故障診斷定位快速。控制系統的引入，較大程度地減輕工人的勞動強度，提高了生產效率。故障自動隔離。當一個從站或智慧型儀器表故障時系統可自動分離此站，不影響整個網路運行。系統擴展方便。增加站或備用站可線上連於網路上，只需將其設為保存站即可。與其他品牌設備互連性強，本系統將CC-LIN連在MODBUS網路上，顯示出網間連接性能穩定，資料傳輸準確及時。對於解決不同品牌設備互連的問題提供了解決辦法。此應用系統所採用的FCS模式比以往的DCS或PLCS模式更先進、更可靠。隨著時間的推移，相信在我國自來水行業使用現場匯流排模式越來越多，而CC-Link在*水廠的成功應用為水處理行業應用CC-Link提供了經驗借鑒。- 优选