CC-Link现场总线基础知识解析

CC－Link是Control & Communication Link（控制与通信链路系统）的缩写，在1996年11月，由以三菱电机为主导的多家公司推出，其增长势头迅猛，在亚洲占有较大份额，目前在欧洲和北美发展迅速。CC－Link现场总线可以将控制和信息数据同时以10 Mbit/s高速传送至现场网络，具有性能卓越、使用简单、应用广泛、节省成本等优点，其不仅解决了工业现场配线复杂的问题，还具有优异的抗噪性和兼容性。CC－Link是一个以设备层为主的网络，同时可覆盖较高层次的控制层和较低层次的传感层。2005年7月，CCLink被中国国家标准委员会批准为中国国家标准指导性技术文件。

CC－Link是一种可以同时高速处理控制和信息数据的现场网络系统，可以提供高效、一体化的工厂和过程自动化控制。在10 Mbit/s的通信速率下传输距离达到100 m，并能够连接64个站，其卓越的性能使之通过ISO认证成为国际标准。在现代化的复杂生产线中，使用CC－Link现场总线可以显著减少控制和配电所使用的电缆，它不仅可以节省电缆成本，还大大减少了布线和日后维护工作的工作量。

（一）CC-Link现场总线的性能特点

1.高速度、大容量的数据传送

使用者在使用时可设定介于156 kbit/s到10 Mbit/s之间可供选择的五种通信速度的一种。总长度由最大通信速度决定。每个循环传送数据为24 B，150 B用于通信传送，8 B（64 bit）用于位数据传送，16 B（4点RWr、4点RWw）用于字传送。每次链接扫描的最大容量是2 048个位和512个字。在64个远程I/O站的情况下，链接扫描时间为3.7 ms。稳定快速的通信速度是CC－Link现场总线的最大优势。CC－Link现场总线有足够卓越的性能，可应用于大范围的系统。当通信速度为10 Mbit/s时，最大通信距离是100 m；当通信速度为156 kbit/s时，最大通信距离为1 200 m。如果使用中继器，还可以扩展通信网络的总长度，通信电缆的长度可以延长到13.2 km。

2.多种拓扑结构

拓扑结构有多点接入、T形分支、星形结构三种类型，利用电缆及连接器能将CCLink元件接入任何机器和系统。

3.CC－Link现场总线使分布控制成为现实

CC－Link现场总线用于低价的中间控制层网络。所有本地站和智能站可以访问循环数据，如到达从站或来自从站的RX、RY、RWr、RWw，但不可改变这些数据。这些循环数据可以保证高速应答和稳定刷新时间，使中间控制通信、中央控制系统变成现实。有些应用要求有控制层和元件层两种网络，这样的系统可以只用CC－Link现场总线。CC－Link每个站都有固定的循环数据范围，这可能使循环数据受到限制。

4.自动刷新功能、预约站功能

将PLC作为CC－Link的主站，由主站模块管理整个网络的运行和数据刷新，主站模块与PLC中的CPU数据刷新参数在主站参数中设置，可将所有网络通信数据和网络系统监视数据自动刷新到PLC的CPU中，不需要编写刷新程序，也不必考虑CC－Link主站模块缓冲寄存区的结构和数据类型与缓冲区的对应关系，简化编程指令，减少程序运行步骤，缩短扫描周期，保证系统实时运行。预约站功能在系统的可扩展性上显示出极大的优越性，也为系统开发提供了极大的方便。预约站功能指CC－Link网络组态时，可以事先将暂时不挂接到网络上而计划将来挂接到网络上的CC－Link设备系统信息（站类型、占用数据量和站号等）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。当预约站没有挂接到网络中时，CC－Link同样可以正常运行。

5.完善的RAS功能

RAS是Reliability（可靠性）、Availability（有效性）、Serviceability（可维护性）的缩写。备用主站功能、在线更换功能、通信自动恢复功能、网络监视功能和网络诊断功能提供了一个可以信赖的网络系统，帮助用户在最短的时间内恢复网络系统。

6.优异的抗噪性和兼容性

为了保证多厂家网络的良好兼容性，一致性测试是非常重要的，通常只是对接口部分进行测试。另外，CC－Link现场总线的一致性测试程序包含噪声测试。因此，所有CCLink现场总线兼容产品具有高水平的抗噪性。除了产品本身具有卓越的抗噪性，光缆中继器为网络系统提供了更加可靠、更加稳定的抗噪能力。

7.互操作性和即插即用

CC－Link为合作厂商提供了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存储单元（地址）。合作厂商可按照这种映射表的规定，进行CC－Link现场总线兼容性产品的开发。以模拟量I/O映射表为例，在映射表中位数据RX0被定义为读准备好信号，字数据RWr0被定义为模报量数据。由不同的A公司和B公司生产的同类型产品，在数据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，即可实现连接设备即插即用。

8.瞬时传送功能(www.xing528.com)

CC－Link系统的底层通信协议遵循R485，采用主从通信方式。一个CC－Link系统必须有主站且只能有一个主站，主站负责控制整个网络的运行。但为防止主站出现故障而导致整个系统瘫痪，CC－Link系统允许设置备用主站，即当主站出现故障时，系统可自动切换到备用主站上。

CC－Link系统的通信形式可分为两种：循环通信和瞬时传送。

（1）循环通信：主要采用广播轮询的方式进行通信。主站将刷新的数据（RY/RW）发送到所有站，与此同时，轮询从站1；从站1对主站的轮询做出响应（RX/RWr），同时将该响应告知其他从站；然后主站轮询从站2（此时并不发送刷新数据），从站2给出响应，并将该响应告知其他站。以此类推，循环往复。循环通信的数据传输率非常高，最多发送2 048个位和512个字。

（2）瞬时传送：采用专用指令实现一对一的通信。这种通信方式适用于循环通信的数据量不够，或者需要传送比较大的数据（最大960 B）的场合。

（二）CC-Link现场总线的应用领域

CC－Link现场总线有广阔的应用领域，包括半导体、电子、汽车、纺织、水处理、楼宇自动化、医药、冰箱、空调、立体仓库、机械设备制造、机场、化学、食品、搬运、印刷及烟草等行业。

1.汽车组装生产线

汽车组装生产线用CC－Link现场总线可以节省配线。系统用CC－Link现场总线连接了机器人、伺服驱动器、变频器和指示设备。在旧系统中，这些设备采用并行的电缆连接，在PLC和变频器之间需要大量的并行电缆，需要花费大量的接线时间，而且在接线过程中极易出现错误。另外，在变频器和电动机之间需要又粗又长且较昂贵的电源电缆。CC－Link现场总线可以帮助用户节省接线时间并减少接线中的错误，因为CC－Link现场总线只需要简单的串行电缆连接PLC和变频器，不需要大量的电缆。另外，变频器可以放置在电动机附近，用户可以大幅度减少变频器和电动机之间电源电缆的长度。

2.电气设备生产线

电气设备生产线应用CC－Link现场总线可以节省安装空间。监视和操作变频器可通过CC－Link现场总线用人机界面实现，如在旧设备中用控制盘和电源盘实现。在CCLink系统中，变频器安装在电动机附近，所以电源盘是不必要的，用户可以节省大约60%的安装空间。

3.机电一体化设备

机电一体化设备中使用CC－Link现场总线可实现分布式控制。CC－Link现场总线可以用于内部控制网络，用户可以将PLC安装在线上的任意位置并独立地对每台PLC进行编程和调试，最后只调试各PLC之间的连接信号即可，使系统程序的调试变得非常简单。如果用户想改变一些设备或添加一些设备，只需要改变应用程序即可。CC－Link现场总线是用于局域控制的低廉网络。

4.CC－Link现场总线用于分布式控制（半导体制造设备）

CC－Link是高性能、稳定的循环通信系统，能够快速准确地接收、发送和实时监视必要的处理数据。换句话说，CC－Link是一种传感器、执行器网络，使实时监视及实时处理控制成为现实。分布式控制系统大多可以采用CC－Link实现，它通常由1个主站控制所有子站，如果用3个主站实现控制，每个块包含此子站，可以独立安装，一共可节省大约60%的启动时间。

5.大规模设备（地铁空调系统）

CC－Link在地铁空调系统中应用广泛。实现对分布在地铁车站长达几百米设备的准确控制是非常重要的，CC－Link采用双绞线，最大距离可达1 200 m，如果用光中继器，则可将电缆总长度延伸到7 600 m。每台设备的内存映射关系已经由内存映射表明确规定，模拟量I/O模块内存的第一个地址表示模拟量转换出的数字量值。在内存映射表中，如果其他供应商的设备要求预留出空间，由于内存分配方法是相同的，用户可以用同样的映射表很方便地将程序编写和调试完成。在这个系统中，PLC是主站，控制从设备的开关量I/O模块、模拟量I/O模块等，CC－Link长距离的连接将广泛分布在地铁中的空调系统紧密地联系起来。内存映射表可以节省大约50%的接线工作。