CC-Link-现场总线及应用技术

2023-11-22 理论教育版权反馈

【摘要】：CC-Link是Control＆Communication Link的简称。CC-Link具有性能卓越、应用广泛、使用简单及节省成本等突出优点。稳定快速的通信速率是CC-Link的最大优势。CC-Link丰富的功能1）自动刷新功能、预约站功能。CC-Link提供给合作厂商描述每种类型产品的数据配置文档。然后，合作厂商按照这种映射表的规定，进行CC-Link兼容性产品的开发工作。

1.开放式现场总线CC-Link背景

1996年11月，由三菱电机主导的多家公司以“多厂家设备环境、高性能、省配线”理念开发、公布和开放了现场总线CC-Link，第一次正式向市场推出了CC-Link这一全新的多厂商、高性能、省配线的现场网络。并于1997年获得日本电机工业会（JEMA）颁发的杰出技术成就奖。

CC-Link是Control＆Communication Link（控制与通信链路系统）的简称。即：在工控系统中，可以将控制和信息数据同时以10 Mbit/s高速传输的现场网络。CC-Link具有性能卓越、应用广泛、使用简单及节省成本等突出优点。作为开放式现场总线，CC-Link是唯一起源于亚洲地区的总线系统，CC-Link的技术特点尤其适合亚洲人的思维习惯。

1998年，汽车行业的马自达、五十铃、雅马哈、通用和铃木等也成为CC-Link的用户，而且CC-Link迅速进入中国市场。1999年，销售的实绩已17万个节点，2001年达到72万个节点，到2001年累计量达到150万个节点，其增长势头迅猛，在亚洲市场占有份额超过15％（据美国工控专用调查机构ABC调查）。

为了使用户能更方便地选择和配置自己的CC-Link系统，2000年11月，CC-Link协会（CC-Link Partner Association，CLPA）在日本成立，主要负责CC-Link在全球的普及和推进工作。为了全球化的推广能够统一进行，CLPA在全球设立了众多的驻点，分布在美国、欧洲、中国、中国台湾、新加坡和韩国等国家和地区，负责在不同地区在各个方面推广和支持CC-Link用户和成员的工作。

CLPA由“Woodhead”“Contec”“Digital”“NEC”“松下电工”和“三菱电机”等6个常务理事会员发起。到2002年3月底，CLPA在全球拥有252家会员公司，其中包括浙大中控、中科软大等几家中国大陆地区的会员公司。

2.CC-Link的卓越性能

一般工业控制领域的网络分为3～4个层次，分别是上位的管理层、控制层和部件层。部件层也可以再细分为设备层和传感器层，CC-Link是一个以设备层为主的网络，同时也可以覆盖较高层次的控制层和较低层次的传感器层。

（1）CC-Link的网络结构

一般情况下，CC-Link整个一层网络可由1个主站和64个子站组成，它采用总线方式通过屏蔽双绞线进行连接。网络中的主站由三菱电机FX系列以上的PLC或计算机担当，子站可以是远程I/O模块、特殊功能模块、带有CPU的PLC本地站、人机界面、变频器、伺服系统、机器人以及各种测量仪表、阀门、数控系统等现场仪表设备。如果需要增强系统的可靠性，可以采用主站和备用主站冗余备份的网络系统构成方式。采用第三方厂商生产的网关还可以实现从CC-Link到ASI、S-Link、Unit-wire等网络的连接。

（2）CC-Link的传输速率和距离

CC-Link具有高速的数据传输速率，最高可以达到10 Mbit/s，其数据传输速率随距离的增长而逐渐减慢，传输速率和距离的具体关系见表1-4。

表1-4 传输速率和距离的对应关系

CC-Link的中继器目前有多种：一种为T型分支中继器AJ65SBT-RPT，每增加一个距离延长一倍。一层网络最多可以使用10个。第二种为光中继器AJ65SBT-RPS或AJ65SBT-RPG，用光缆延长，因此在一些比较容易受干扰的环境可以采用。光中继器要成对使用，每一对AJ65SBT-RPS之间的延长距离为1km，最多可以使用4对；每一对AJ65SBT-RPG之间的延长距离为2km，最多可以使用两对。第三种为空间光中继器AJ65BT-RPI-10A/ AJ65BT-RPI-10B，采用红外线无线传输的方式，在布线不方便或者连接设备位置会移动的场合使用。空间光中继器也必须成对使用，两者之间的距离不能超过200m，还有一些方便接线的中继器和与其他网络相连的网关和网桥。

CC-Link提供了110Ω和130Ω两种终端电阻，用于避免因在总线的距离较长、传输速率较快的情况下，由于外界环境干扰出现传输信号的奇偶校验出错等传输质量下降的情况。

（3）CC-Link实现高速大容量的数据传输

CC-Link提供循环传输和瞬时传输两种方式的通信。

每个内存站循环传送数据为24 B，其中8 B（64 bits）用于位数据传送，16 B（4点RWr、4点RWw）用于字传送。一个物理站最大占用4个内存站，故一个物理站的循环传送数据为96B。

对于CC-Link整个网络而言，其循环传输每次链接扫描的最大容量是2048 bits和512B。

在循环传输数据量不够用的情况下，CC-Link提供瞬时传输功能，可将960 B的数据用指令传送给目标站。

CC-Link在链接64个远程I/O站、通信速率为10 Mbit/s的情况下，循环通信的链接扫描时间为3.7ms。稳定快速的通信速率是CC-Link的最大优势。

（4）CC-Link丰富的功能

1）自动刷新功能、预约站功能。CC-Link网络数据从网络模块到CPU是自动刷新完成的，不必有专用的刷新指令；安排预留以后需要挂接的站，可以事先在系统组态时加以设定，当此设备挂接在网络上时，CC-Link可以自动识别并纳入系统的运行，不必重新进行组态，保持了系统的连续工作，方便设计人员设计和调试系统。

2）完善的RAS功能。RAS是Reliability（可靠性）和Availability（有效性）和Service-ability（可维护性）的缩写。例如故障子站自动下线功能、修复后的自动返回功能、站号重叠检查功能、故障无效站功能、网络链接状态检查功能、自诊断功能等，提供了一个可以信赖的网络系统，帮助用户在最短时间内恢复网络系统。

3）互操作性和即插即用功能。CC-Link提供给合作厂商描述每种类型产品的数据配置文档。这种文档称为内存映射表，用来定义控制信号和数据的存储单元（地址）。然后，合作厂商按照这种映射表的规定，进行CC-Link兼容性产品的开发工作。以模拟量I/O开发工作表为例，在映射表中位数据RX0被定义为“读准备好信号”，字数据RWr0被定义为模拟量数据。由不同的A公司和B公司生产的同样类型的产品，在数据的配置上是完全一样的，用户根本不需要考虑在编程和使用上A公司与B公司的不同。另外，如果用户换用同类型的不同公司的产品，程序基本不用修改，可实现“即插即用”连接设备。

4）循环传送和瞬时传送功能。CC-Link有2种通信模式：循环通信和瞬时通信。循环通信是数据一直不停地在网络中传送，数据是按站的不同类型，可以共享的，由CC-Link核心芯片MFP自动完成；瞬时通信是在循环通信的数据量不够用，或需要传送比较大的数据（最大960 B）时，用专用指令实现一对一的通信。CC-Link通信模式如图1-16所示。

图1-16 CC-Link通信模式

5）优异抗噪性能和兼容性。为了保证多厂家网络的良好的兼容性，一致性测试是非常重要的。通常只是对接口部分进行测试。而且，CC-Link的一致性测试程序包含了抗噪声测试。因此，所有CC-Link兼容产品具有高水平的抗噪性能。正如我们所知，能做到这一点的只有CC-Link。除了产品本身具有卓越的抗噪性能以外，光缆中继器给网络系统提供了更加可靠、更加稳定的抗噪能力。至今还未收到过关于噪声引起系统工作不正常的报告。

6）工程简化。CC-Link提供给合作厂商描述每种类型产品的数据配置文档。这种文档称为内存映射表，用来定义控制信号和数据的存储单元（地址）。然后，合作厂商按照这种映射表的规定，进行CC-Link兼容性产品的开发工作。

3.CC-Link兼容产品种类

截至2002年4月，CC-Link拥有360多种兼容产品。用户有足够的空间可以选用最适合的产品。

CC-Link兼容的产品如下：(www.chuimin.cn)

1）PLC、PCI总线接口、CPCI总线接口、VME总线接口（主站/本地站）。CC-Link拥有作为主站/本地站的总线类型，CC-Link系统可采用多种类型的控制器。

2）输入/输出模块。CC-Link有多种类型的开关量输入/输出、模拟量输入/输出模块，以及多种输入类型和输出类型。用户可以根据传感器等的类型选择模块。

3）人机界面（HMI）。HMI可以监视CC-Link的工作状态及通过CC-Link传送的数据，因此，用户可以很容易地知道系统的工作状态。

4）电磁阀。许多厂家提供能兼容CC-Link的电磁阀产品，用户可以选择适合系统的性价比最优的电磁阀产品。

5）传感器、变送器。多种类型的传感器、变送器可以接入CC-Link，用户可以方便地用CC-Link构造不同的系统。

6）指示器。称重控制器可通过CC-Link测量重量。

7）温度控制器。温度控制设备或室内温度等，可以通过CC-Link来进行设定和监视。

8）传输装置。光耦合变送模块通过CC-Link用红外线建立控制器和移动工作台之间的通信。

9）条形码、ID。在生产过程中，需要产品携带数据进行加工，通过条形码或ID的方式在每个处理工位可以读取产品数据。CC-Link具有高速的条形码和ID数据的传送速度，因此，在制造业中，应用CC-Link是非常富有效率的。

10）网间连接器。CC-Link的网间连接器产品可以将CC-Link与其他的网络连接起来。

11）驱动产品。类似变频器、伺服等驱动产品，可以方便地用CC-Link连接，通过CC-Link可以高速传送命令数据和监视数据。因此，CC-Link在需要高速传送数据的控制系统中是非常有用的。

12）机器人。在汽车制造生产线上，半导体生产线应用了大量的机器人，CC-Link可以连接64个子站，机器人可以用CC-Link来控制，在这样的系统中，CC-Link是最合适的网络。

13）电缆、终端电阻。可选用多种型号的CC-Link的电缆（一般电缆、机器人用电缆、光缆、带电源电缆及红外线射线类等），因此，用户可以为系统选择适合的电缆。

14）软件。配置组态软件可以对CC-Link进行编程和诊断，用户可以非常方便地建立系统。

15）其他。许多其他种类的CC-Link产品可以为用户设置、编程、安装及接线等提供方便。而且，CC-Link的兼容产品数量和种类也在不断扩大中。

4.CC-Link推广组织CLPA

CLPA负责全球范围内CC-Link的推广和普及工作。

（1）CC-Link协会的工作任务

致力于全球扩大和普及CC-Link的发展，其活动是将CC-Link作为开放式现场总线向全球推广和普及，最大限度地满足用户和成员的需要。解决CC-Link相关的技术问题和市场问题，竭尽全力为CC-Link的用户和成员提供优质的服务。CLPA在全球的活动和运作，必须要从一种实践标准转化到实际标准，加强组织和宣传活动。CLPA的成员基本是FA领域的制造商。

CC-Link以与最终用户及民间协会组织密切合作，使CC-Link的优越性深入人心，最广泛地扩大CLPA成员为己任。

CLPA由会长、董事会、3个特殊分会（技术协会、市场协会、用户协会）以及事务局组成。CLPA的成员可以参与特殊分会的工作。

技术协会负责考虑和明确每个产品的技术轮廓、网络安全等问题。

市场协会负责考虑和计划如何发展会员、销售适当的CC-Link产品。

（2）CLPA的会员资格及基本权利

CLPA有4种等级的会员（注册会员、常规会员、执行会员和理事会员）。

注册会员的会员年费和注册费是全免的。每种类型的会员仅需要向CLPA提出要求，便可以免费获得CC-Link的详细说明（草案、技术轮廓和安装手册）。

为了在中国普及CC-Link技术，专门设立了CC-Link推广中心，负责CC-Link在中国大陆和香港地区的推广和普及工作，并对加入CC-Link协议的成员进行技术支持工作和市场协调工作。

（3）CC-Link技术标准

CLPA成立以后，CC-Link行业标准和国际标准的工作进行得比较顺利。CC-Link正在为成为中国机械行业标准、日本国家标准和国际标准努力，在中国推广的许多开放式现场总线中，只有CC-Link是来自亚洲的现场总线。

CC-Link已经成为半导体制造业的国际标准（No.SEMI E54.12）。

CC-Link本身有严格的技术标准，凡是加入CC-Link协议的成员，都必须按照数据配置标准配置数据，根据硬件设置标准设计硬件，依照兼容性和抗噪测试标准进行测试。

鉴于CC-Link的实际特点和功能，它适用于许多控制系统，同时其自身的功能也在不断完善和改进，可挂接现场设备的合作厂商也在不断增加，以便更有利于实际的生产现场。

总之，CC-Link是一个技术先进、性能卓越、应用广泛、使用简单、成本较低的开放式现场总线，其在中国的技术发展和应用有着广阔的前景。

CC-Link-现场总线及应用技术

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