摘 要： 本文介紹了CC-LINK的遠程站系統(tǒng)的一種新的實現(xiàn)。利用CC-LINK遠程站控制芯片MFP3、MFP2及單片機共同構(gòu)建遠程設(shè)備站、遠程I/O站。據(jù)此方案研制了應(yīng)用于印刷機墨量控制的遠程設(shè)備站模塊及通用的遠程I/O站模塊。文章闡述了遠程設(shè)備站在墨量控制器中的軟硬件實現(xiàn)，以及遠程I/O站的硬件實現(xiàn)。 關(guān)鍵詞： CC-LINK，遠程站，遠程設(shè)備站，遠程I/O站，墨量控制器 　　Research and Implementation Of CC-LINK based Remote-Station System 　　Abstract: In this paper, a new kind implementation of the CC-LINK （a new Field Bus） based remote-station system is presented. It uses the CC-LINK remote control IC MFP3, MFP2 and MCU to build the CC-LINK Remote Device station and Remote I/O station. An application of the Remote Device Station in the printing machine and a universal Remote I/O device are designed. The paper is mainly about the hardware and software implementation of the Remote Device Station and the hardware implementation of the Remote I/O Station. 　　Keywords: CC-LINK, Remote Device Station, Remote I/O Station, printing machine. 　　1．引言 　　目前在工業(yè)控制領(lǐng)域，現(xiàn)場總線的應(yīng)用越來越多。CC-LINK作為一種新型的現(xiàn)場總線,具有較高的實時性?？膳c智能設(shè)備及各種現(xiàn)場設(shè)備廠家的產(chǎn)品實現(xiàn)連接，具有較強的兼容性，最高傳輸速度可達10Mbps，可以充分滿足用戶對開放結(jié)構(gòu)與可靠性的嚴(yán)格要求,已經(jīng)得到了越來越多的應(yīng)用。專用的CC-LINK模塊成本較高，且在遠程設(shè)備站的構(gòu)建上靈活性較差。針對以上情況，本文提出了一種結(jié)合CC-LINK基本網(wǎng)絡(luò)、自主設(shè)計CC-LINK遠程設(shè)備站和遠程I/O站的CC-LINK網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方案。 　　該方案采用CC-LINK的遠程設(shè)備站控制芯片 MFP3，遠程I/O站控制芯片MPF2，構(gòu)成CC-LINK網(wǎng)絡(luò)通信部分（符合CC-LINK的通信規(guī)范）。根據(jù)現(xiàn)場控制要求，結(jié)合單片機系統(tǒng)獨立設(shè)計現(xiàn)場控制電路,輸入輸出電路。以上兩部分構(gòu)成了基于CC-LINK網(wǎng)絡(luò)的靈活性高的遠程設(shè)備站模塊、遠程I/O站模塊。各模塊間通過CC-LINK專用電纜與主站模塊相連，主站模塊與PLC相連。基于如上的構(gòu)建模式，可以快速的構(gòu)建基于CC-LINK的功能靈活的遠程站，不必過度依賴專用CC-LINK模塊，節(jié)省CC-LINK系統(tǒng)的使用成本。 　　2．CC-LINK網(wǎng)絡(luò)組成 　　CC-LINK網(wǎng)絡(luò)主要由CC-LINK主站模塊、PLC、遠程設(shè)備站模塊、遠程I/O站模塊構(gòu)成。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。PLC模塊檢查來自主站模塊的CC-LINK網(wǎng)絡(luò)信息，根據(jù)系統(tǒng)功能要求發(fā)送相應(yīng)的控制信息給主站模塊。主站模塊控制整個CC-LINK網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)CC-LINK網(wǎng)絡(luò)的運行，并作為CC-LINK網(wǎng)絡(luò)與PLC之間的連接模塊，接收來自遠程站模塊的數(shù)據(jù)信息，傳遞給PLC控制器，接收來自PLC控制器的控制信息并通過CC-LINK網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠程站模塊。將多個PLC模塊控制的CC-LINK網(wǎng)絡(luò)連接在一起就可以組成一個簡易的分布式系統(tǒng)。 　　一個CC-LINK網(wǎng)絡(luò)最多可以連接64個內(nèi)存站。網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度可為：156Kbps，625Kbps，2.5Mbps、5Mbps、10Mbps?？梢詽M足高實時性的要求。 　　3．墨量控制器的硬件結(jié)構(gòu) 　　本系統(tǒng)主要用于印刷機內(nèi)的墨量控制器，每一套墨量控制器負(fù)責(zé)一個色組的所有電機的定位控制。采集墨斗體電機的當(dāng)前位置信息，完成與主站PLC的通訊，并根據(jù)主站的控制信息完成墨斗體電機的定位。系統(tǒng)控制32個墨斗體電機的定位，所有電機的定位信息的采集、處理、輸出控制時間控制在5ms之內(nèi)。 　　本系統(tǒng)屬于CC-LINK遠程設(shè)備站，以P89C51RD2、MFP3為主控器件構(gòu)建而成，由CC-LINK網(wǎng)絡(luò)控制部分，MCU控制部分，以及輸入輸出電路構(gòu)成。結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。MFP3為CC-LINK遠程設(shè)備站控制芯片，可以與傳感器、A/D ，D/A模塊、數(shù)字控制器（如單片機）等相連，與主站之間進行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以及開/關(guān)數(shù)據(jù)通信，靈活性高。P89C51RD2為PHILIPS公司生產(chǎn)的增強型51系列單片機。內(nèi)部集成WatchDog，可配置工作模式：6 CLK、12 CLK。系統(tǒng)采用其 6 CLK工作模式，來提高單片機系統(tǒng)的處理速度。 　　3.1 MCU控制模塊 　　MCU控制模塊負(fù)責(zé)MFP3的初始化、讀寫操作，墨斗體電機定位信息的采集、處理及電機控制量的輸出。A/D部分采集采用高速并行A/D轉(zhuǎn)換器MAX1090，采集32路墨斗體電機的定位信息。墨斗電機采用專用電機驅(qū)動芯片驅(qū)動。每路電機對應(yīng)兩位控制量。分別控制電機正反轉(zhuǎn)。單片機將電機的狀態(tài)信息（位置信息、報警、完成）寫入到MFP3相應(yīng)數(shù)據(jù)寄存器，并讀取PLC發(fā)送的控制信息（定位設(shè)定、報警解除），通過64位輸出，控制32路電機的正、反轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)電機的定位控制。 　　單片機控制系統(tǒng)可以根據(jù)實際需要的功能，進行擴展、設(shè)計。如鍵盤，顯示等設(shè)備，以增強人機交互性。并可以現(xiàn)場配置，提高CC-LINK靈活性。 　　3.2 CC-LINK網(wǎng)絡(luò)控制模塊 　　CC-LINK網(wǎng)絡(luò)控制模塊，主要由MFP3以及一些外圍控制電路組成。外圍電路包括：485總線驅(qū)動部分、傳輸波特率設(shè)置、站號設(shè)置、內(nèi)存站數(shù)目設(shè)置、系統(tǒng)狀態(tài)的顯示模塊、以及與單片機系統(tǒng)的總線連接部分。結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。MFP3具有總線結(jié)構(gòu)接口，可與A/D-D/A模塊、單片機等智能設(shè)備相連，可進行字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸。 　　CC-LINK網(wǎng)絡(luò)上的基本單元為內(nèi)存站，一個內(nèi)存站可以進行（32位＋4字）的數(shù)據(jù)傳輸，每個遠程設(shè)備站最多可以配置4個內(nèi)存站。整個網(wǎng)絡(luò)上最多允許接駁64個內(nèi)存站，所有CC-LINK網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備都需要根據(jù)自己所擁有的內(nèi)存站，設(shè)置唯一的網(wǎng)絡(luò)地址。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上有重復(fù)的地址時，系統(tǒng)會報錯。波特率設(shè)置部分用于傳輸速度設(shè)置。狀態(tài)顯示部分負(fù)責(zé)顯示CC-LINK網(wǎng)絡(luò)的運行情況。CC-LINK網(wǎng)絡(luò)可以自動檢測網(wǎng)絡(luò)運行情況，如網(wǎng)絡(luò)地址的沖突、傳輸波特率的不匹配、網(wǎng)絡(luò)斷線等狀況，并通過RUN、ERROR、SD、RD信號等來顯示。當(dāng)出現(xiàn)故障情況時可以參考CC-LINK故障手冊解決故障。 　　CC-LINK網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議由MFP3內(nèi)部硬件完成。只需要對MFP3進行初始化設(shè)置以后，就可以根據(jù)MFP3的控制方法對MFP3進行字?jǐn)?shù)據(jù)、位數(shù)據(jù)的讀寫。MFP3主動接收CC-LINK主站模塊的刷新循環(huán)，實現(xiàn)與主站模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸。 　　4．軟件設(shè)計 　　該墨量控制器的軟件設(shè)計主要由兩部分組成：MFP3部分，A/D部分。系統(tǒng)主程序流程圖如圖4所示。其中Normal Operation包括A/D采集、控制量輸出及一些邏輯運算。其余均為MFP3相關(guān)軟件設(shè)計。鑒于篇幅的限制，下面只介紹MFP3部分的軟件設(shè)計流程。 　　MFP3內(nèi)部包含特殊功能寄存器及數(shù)據(jù)存儲寄存器（RX、RY、RWw、RWr）。通過對這些寄存器的讀寫操作可實現(xiàn)MFP3初始化、刷新、及讀寫操作。主要功能函數(shù)為： 　　■ bit CC_set_timeout（bit is_normal） 　　■ void CC_init（unsigned char ＊CC_buf） 　　■ void CC_frame_write（unsigned char start_addr, unsigned char ＊buf,unsigned char num） 　　■ bit CC_frame_read（unsigned char tart_addr ,unsigned char ＊buf, unsigned char num） 　　■ bit CC_poll（） 　　MFP3寫操作流程圖如圖5所示，讀操作流程圖如圖6所示。 　　5．遠程I/O站 　　遠程I/O站模塊由遠程I/O站控制芯片MFP2以及一些外圍電路組成。采集輸入I/O信號，輸出I/O信號。遠程I/O站模塊只能與主站模塊進行開/關(guān)數(shù)據(jù)通信。可同傳感器等開關(guān)量輸出設(shè)備連接。其結(jié)構(gòu)框圖如圖7所示。 　　遠程I/O站控制芯片MPF2的485總線驅(qū)動部分與MFP3大致相同。但MFP2僅包含一個內(nèi)存站。最多允許32 位的I/O信號數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)可以通過硬件配置輸入、輸出I/O數(shù)。可以配置為32路全部輸出、或32路全部輸入、或16路輸入，16路輸出等，且擁有輸入、輸出的狀態(tài)顯示功能。系統(tǒng)輸入為高電平有效，輸出為低電平有效。 　　站號、波特率的配置、485總線驅(qū)動部分與MFP3的相關(guān)配置相同，在此不重復(fù)介紹。 　　MFP2接受主站模塊的刷新循環(huán)，與CC-LINK網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸由硬件完成。 　　6．結(jié)束語 　　本文針對CC-LINK網(wǎng)絡(luò)提出了一種靈活的，低成本的構(gòu)建模式。并據(jù)此設(shè)計了CC-LNK遠程設(shè)備站模塊，完成了硬件以及軟件的設(shè)計，并應(yīng)用于印刷機內(nèi)部的墨量控制器中，性能良好，達到了預(yù)期的效果。