工业现场CC-Link IE控制网络及应用

作者:东风设计研究院有限公司 游和平 文章来源:AI《汽车制造业》 点击数:1 发布时间:2018-10-28
利用IEC 61784类型23的CC-Link IE控制网络,可实现高速大容量通信,进而实现现场网络与生产管理控制层网络的无缝融合。通过搭建低成本、高可靠性及高灵活性的新一代智能制造信息系统和环境,可为工业化和信息化的深度融合提供高端解决方案。
工业现场CC-Link IE控制网络及应用

CC-Link IE 控制网络的主要特点

1.高速、大容量

CC-Link IE控制网络通信速度为1 Gbit/s,通过循环通信,可以实时进行各站控制数据的更新。例如当网络系统由32站组成时,某一个站用循环传输将4 KByte的控制数据发送到全部站的时间(全部站完成接收控制信息的时间)最短可达62 ms。利用高速的控制数据通信,可缩短制造设备工时,改善分散控制系统的成品率。

2.纵向整合

CC-Link IE控制网络可实现跨网络层的无缝信息通信,开放系统互联参考模型简称OSI模型,如图1所示。SLMP是一种简单的客户端与服务器类型协议,实施起来非常简单,无须知道网络层级或边界而实现无缝通信。对于以太网兼容产品,通过在TCP/TP上实施SLMP,即可与CC-LINK IE或CC-LINK网络上连接设备轻松实现通信,将CC-Link IE控制网络、CC-Link、CC-Link IE现场网络以及CC-Link IE运动网络的全部设备看作是连接在同一层网络上进行编程。

CC-Link IE控制网络具有通过网络型共享内存、各设备共享控制数据的特点。用户可通过对共享内存的读写进行通信设计,不需要具备网络连接的应用程序与知识。

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3.循环通信

CC-Link IE控制网络继承了CC-Link所采用的控制数据循环通信方式。通过循环通信,实时更新最大的大容量网络型共享内存,即使进行瞬时通信,也不影响循环通信速率,可进行稳定控制。

循环通信是全部站对其他的所有站的网络型共享内存进行“N:N”的发送控制数据通信。循环通信主要用于网络连接的各设备间的控制数据共享,各站可在站内的网络型共享内存上,通过循环通信,实时接收其他所有站的控制数据,如果需要获取其他站的控制数据时,只需访问站内的网络共享内存。

4.瞬时通信

瞬时通信为任意设备之间进行“1:1”信息通信的功能。CC-Link IE控制网络可对与网络连接的全部设备通过用网络号和站号指定进行瞬时通信。利用此功能,从任意设备均可对全部设备进行信息通信以实现无缝通信。对于无网络编号的网络,写入与该网络对应的指令也可以实现无缝通信。

5.网络的高可靠性功能

(1)传输路径采用冗余环路

CC-Link IE控制网络常使用冗余环路的标准传输路径。各站一旦检测出电缆断线或出现异常情况,可将异常部分切断,正常站间仍继续进行循环传输。

(2)电缆不良部分的检测

CC-Link IE控制网络的传输帧格式在基于以太网的FCS(Frame Check Sequence)之外,在帧部分与传送数据部分上新增加了错误检查编码。通过此功能,通信数据的可靠性进一步增强,如果因电缆故障而破坏了帧数据时,错误检查可只限定在首先收到错误数据信息的站,由此可简单检测出电缆故障部分所在。

(3)控制站转移功能

CC-Link IE控制网络控制站可保存网络连接设备的循环传输发送范围。如果CC-Link IE 控制网络上的控制站由于某种原因发生故障时,将从普通站中选出代替控制站的站。根据此功能,即使控制站发生故障,正常站间也可以继续站间的循环传输。

CC-Link IE控制网络以太网技术

为了满足现场网络所需的带宽和可维护性,可将计算机网络领域标准技术的以太网导入到现场网络,CC-Link IE基于以太网且充分具备了工业网络领域所要求的实时性与可靠性,完善了以太网在工业网络的不足点,满足了以太网技术导入到工业网络的要求。CC-Link IE通信行规对现有的CC-Link通信行规族(CPF)提供附加通信行规(CP),这些行规符合工业自动化的市场目标,即实时以太网(Real-Time Ethernet,RTE)通信网络与GB/T 15629.3(通常称作以太网)共存。这些RTE通信网络将GB/T 15629.3的规定用于通信栈的底层,同时更提供可预知、可靠的实时数据传输和支持自动化装备精确同步的方法。这些行规有助于确保CC-Link IE网络与GB/T 15629.3的一致性。

CC-Link IE控制网络的物理层、数据链路层采用以太网技术,可利用符合技术发展的最新技术,并可使用市场售卖的以太网专用电缆、网络分析器等,在网络设置、调试以及故障排除中,提高了设备器材的易购买性以及设备的可选择性。将以太网技术应用于控制器之间的工业通信,甚至用于控制器与现场设备之间的通信,会推动以太网技术在工业现场的使用。

工程应用

某汽车公司车间控制室CCR系统采用以太网(TCP/IP)与SCADA系统相连,并有一套专门用于信息采集和交换的PLC,通过CC-link IE控制网络与控制层其他PLC连接,实现了控制PLC之间信息的传递。设备按功能及区域划分成若干个相对独立的设备组群,每个设备组群独立设置一套电控系统,其电控柜分散于各自控制对象的附近,以便于现场操作。单个设备组群内的设备控制是基于CC-LINK总线进行的;设备组群之间的通信是基于CC-LINK IE控制网络进行的;每个设备组群提供一个以上的以太网接口,与CCR系统的PLC连接。系统结构如图2所示。

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图2  CC-LINK IE控制网络应用案例

结语

CC-Link广泛应用在汽车、橡胶轮胎、半导体以及机械制造等领域,而 CC-Link IE技术是一种整合的基于以太网的网络,可实现从信息层到应用层的纵向集成。其优点就是能够实现高速大容量的通信和系统间的无缝融合,改善企业系统的连通性,降低配置网络的工程成本以及安装维护成本。国际上,CC-Link IE技术已经成为IEC 61158和IEC 61784标准的一部分,将CC-Link IE协议规范以我国标准的形式规范化,能够更好地规范和指导广大用户掌握和运用该项先进的通信网络技术,大大促进我国工业自动化技术的发展,推进我国制造业的转型升级。