1什么是CC-Link?
CC-Link全称Control & Communication Link,也就是说,控制和通信链路通信是一种现场网络系统,可以同时高速处理控制和信息数据,提供高效、集成的工厂和过程自动化控制。现场总线集控制和信息处理于一体CC-Link它是一种高实时性、分散控制、与智能设备通信的信息网络RAS、提供开放环境等特点。
CC-Link系统采用开放式架构的工业现场总线协议允许不同厂家的设备按照本协议通信。由于其良好的兼容性,CC-Link机器控制或广泛应用于制造业也用于设备管理和程序控制智能建筑系统包括工业电脑、可编程控制器,机器人、伺服驱动,变频器、液压阀、类比或数字输入输出模块,温度控制器及流量控制器等。
目前有CC-Link、CC-Link/LT、CC-Link V2.0、CC-Link Safety等4种专用的也有相应的通信协议工业以太网版CC-Link IE。
2 CC-Link系统
CC-Link一般系统结构如下图所示:
CC-Link该系统至少有一个主站,可连接远程I/O站、远程设备站、本地站、备用主站、智能设备站等64个站。
CC-Link系统中各站的类型如下表所示。
CC-Link 站的类型 |
内容 |
主站 |
控制CC-Link上所有站,并设置参数站。每个系统必须有一个主站。A/QnA/Q系列PLC等 |
本地站 |
具有CPU模块,可与主站等本地站通信。 如A/QnA/Q系列PLC等 |
备用主站 |
当主站出现故障时,更换为主站,并继续作为主站进行数据链接。 如A/QnA/Q系列PLC等 |
远程I/O站 |
只能处理位置信息的站,如远程站I/O模块、电磁阀等 |
远程设备站 |
可处理位信息及字信息的站,如A/D、D/A转换模块、变频器等 |
智能设备站 |
可以处理位置信息和文字信息,也可以完成不定期的数据传输站,如A/QnA/Q系列PLC、人机界面等 |
CC-Link网络传输速度10 Mbit/s。物理层采用RS-485采用一对双绞线,数据信号采用差异化传输,也称为平衡传输。更新65个输入/输出数据只需3个时间.9微秒(更新时间与网络长度有关)。主站/从站(Master/Slave)网络架构,但允许浮动主站(Floating Master)及设备热插拔(hot swap)。
此外,CC-Link该系统可配备多种中继器,可在不降低通信速度的情况下延长通信距离,最长可达13.2km。例如,光中继器可用于保持10Mbps总距离延长至4300m。另外,TT型中继器可完成T型连接,更适合现场连接要求。
3 CC-Link协议
3.1 CC-Link的通信方式
CC-Link的通信形式可分为2种方式:循环通讯和瞬时传送。
(1)循环通信 CC-Link采用广播循环通信。
在CC-Link在系统中,主站和本地站的循环数据区和远程数据区I/O远程输入输出和远程寄存器设备站,自动刷新远程输入输出和远程寄存器的数据。
而且,因为主站是远程的I/O站、远程设备站、智能设备站发出的信息也会传送到其他本地站,因此在本地站也可以了解远程站的动作状态。
(2)瞬时传送通信在CC-Link除自动刷新循环通信外,还可采用不定期收发信息的瞬时通信方式。从主站到从站的瞬时通讯量为150字节/数据包,从站到主站的瞬时通讯量为34字节/数据包。瞬时传输不会影响广播轮询的循环扫描时间。主站、本地站、智能设备站可启动瞬时传输通信,可进行以下处理:
1)某一PLC站读写另一PLC站的软元件数据。
2)主站PLC读写智能设备站的数据。
3)用GX Developer软件对另一PLC读写或监控站的程序。
4)上位PC等设备读写PLC站内软件元件数据
3.2 CC-Link的链接元件
每一个CC-Link系统可以进行总计4096点的位,加上总计512点的字的数据的循环通信,通过这些链接元件以完成与远程I/O、模拟量模块、人机界面、变频器等FA(工业自动化)设备产品间高速的通信。
CC-Link的链接元件有远程输入(RX)、远程输出(RY)、远程寄存器(RWw)和远程寄存器(RWr)四种。
远程输入(RX)是从远程站向主站输入的开/关信号(位数据);
远程输出(RY)是从主站向远程站输出的开/关信号(位数据);
远程寄存器(RWw)是从主站向远程站输出的数字数据(字数据);
远程寄存器(RWr)是从远程站向主站输入的数字数据(字数据)。
链接元件容量如下表所示:
项 目 |
规 格 |
|
整个CC-Link系统 最大链接点数 |
远程输入(RX) |
2048点 |
远程输出(RY) |
2048点 |
|
远程寄存器(RWw) |
256点 |
|
远程寄存器(RWr) |
256点 |
|
每个站的链接点数 |
远程输入(RX) |
32点 |
远程输出(RY) |
32点 |
|
远程寄存器(RWw) |
4点 |
|
远程寄存器(RWr) |
4点 |
需要说明的是,CC-Link中的每个站可根据其站的类型,分别定义为1个、2个、3个或4个站,即通信量可为“每个站的链接点数”的1到4倍。
3.3标准帧格式
3.3.1主站页框传输模式
标准主站页框(字节数组)(最大长度930字节)
F |
F |
F |
A1 |
A2 |
ST1 |
ST2 |
数据(最多918字节) |
CRC |
F |
F |
F |
主站传输(有瞬时数据的最大长度)
F |
F |
F |
A1 |
A2 |
ST1 |
ST2 |
RY(最多256字节) |
RWw(最多512字节) |
瞬时数据(最多150字节) |
CRC |
F |
F |
F |
主站传输(没有瞬时数据的最大长度)
F |
F |
F |
A1 |
A2 |
ST1 |
ST2 |
RY(最多256字节) |
RWw(最多512字节) |
CRC |
F |
F |
F |
其中各个字节数组的具体含义如下:
F:前置码标志字段
A1:发送站地址
A2:接收站地址
ST1:状态信息1,8位
ST2:状态信息2,8位
CRC:16位差错校验
3.3.2从站页框传输模式
标准从站页框
F |
F |
F |
A1 |
A2 |
ST 1 |
ST2 |
DATA |
CRC |
F |
F |
F |
从站传输(有瞬时数据的最大长度)
F |
F |
F |
A1 |
A2 |
ST 1 |
ST2 |
RX(最多16字节) |
RWr(最多32字节) |
瞬时数据(MAX 34 bytes) |
CRC |
F |
F |
F |
从站传输(没有瞬时数据的最大长度)
F |
F |
F |
A1 |
A2 |
ST 1 |
ST2 |
RX(最多16字节) |
RWr(最多32字节) |
CRC |
F |
F |
F |
4 CC-Link的特点
(1)通信速度快
CC-Link达到了行业中最高的通信速度(10Mbps),可确保需高速响应的传感器输入和智能化设备间的大容量数据的通信。可以选择对系统最合适的通信速度及总的距离见下表CC-Link通信速度和距离的关系。
通信速度 |
10Mbps |
5Mbps |
2.5Mbps |
625kbps |
156kbps |
通信距离 |
≤100m |
≤160m |
≤400m |
≤900m |
≤1200m |
需要说明的是,还可以通过中继器延长通信距离。
此外,在双冗余的光纤以太网网络中,传输速度可达惊人的1Gbit/s。
(2)高速链接扫描
在只有主站及远程I/O站的系统中,通过设定为远程I/O网络模式的方法,可以缩短链接扫描时间。
下表为全部为远程I/O站的系统所使用的远程I/O网络模式和有各种站类型的系统所使用的远程网络模式(普通模式)的链接扫描时间的比较。
站数 |
链接扫描时间/ms |
|
远程I/O网络模式 |
远程网络模式(普通模式) |
|
16 |
1.02 |
1.57 |
32 |
1.77 |
2.32 |
64 |
3.26 |
3.81 |
(3)RAS功能
RAS是Reliability(可靠性), Availability(有效性), Serviceability(可维护性)的简称。一般具有以下功能:
1、自动切断返回功能
如从站通信异常时,可自动切掉该从站的通信而不影响其他从站的工作, 从站恢复正常时也可自动恢复从站通信功能,不需额外的配置设置。
2、预约站功能
预约站功能指CC-Link在网络组态时,可以将现在不挂上网络而计划将来挂接到CC-Link的设备,在网络组态时事先将这些设备的系统信息(站类型、占用数据量、站号等)在主站中登录,而且可以将相关程序编写好,这些预约站挂接到网络中后,便可以自动投入运行,不需要重新进行网络组态。而且在预约站没有挂接到网络中时CC-Link同样可以正常运行。
3、诊断功能
利用开关的设置,可以检查硬件和电缆的连接情况。
(4)拓扑结构可变
由于中继器的使用,拓扑结构有多点接入、T型分支、星型结构 ,使分布控制成为现实。 优异抗噪性能和兼容性
(5)良好的抗噪性和兼容性
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音测试。因此,所有CC-Link兼容产品具有高水平的抗噪性能。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音引起系统工作不正常的报告。
(6)备用主站功能
使用备用主站功能时,当主站发生了异常时,备用主站接替作为主站,使网络的数据链接继续进行。而且在备用主站运行过程中,原先的主站如果恢复正常时,则将作为备用主站回到数据链路中。在这种情况下,如果运行中主站又发生异常时,则备用主站又将接替作为主站继续进行数据链接。
5 其他版本
5.1 CC-Link Ver.2.00
CC-Link将继续在包括汽车制造、半导体制造,传送系统和食品生产等各种自动化领域提供简单安装和省配线的优秀产品。除了这些传统的优点外,“CC-Link Ver2.00”将在如半导体制造过程中的“In-Situ监视”和“APC(先进的过程控制)”,仪表和控制中的“多路模拟-数字数据通信”等需要大容量和稳定的数据通信领域满足其要求,这增加了开放的CC-Link网络在全球的吸引力。
5.2 CC-Link LT
网络传输速度2.5 Mbit/s。
网络主干长度最大500米,网络允许有分支,网络下接长度(drop length)可到200米。
每个网络可以有64个设备。
更新65个输入/输出数据的时间只需1.2微秒(更新时间和网络长度有关)。
5.3 CC-Link IE
双冗余的光纤以太网网络,传输速度1Gbit/s。
每个网络可以有120个设备。
若使用多模光纤,设备间网络线长可达550米,网络总长达6600米。