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及單片機共同構建遠程設備站、遠程I/O站。據(jù)此方案研制了應用于印刷機墨量控制的遠程設備站模塊及通用的遠程I/O站模塊。文章闡述了遠程設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)。 關鍵詞： CC-LINK，遠程站，遠程設備站，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)控制領域，現(xiàn)場總線的應用越來越多。CC-LINK作為一種新型的現(xiàn)場總線,具有較高的實時性?？膳c智能設備及各種現(xiàn)場設備廠家的產(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構與可靠性的嚴格要求,已經(jīng)得到了越來越多的應用。專用的CC-LINK模塊成本較高，且在遠程設備站的構建上靈活性較差。針對以上情況，本文提出了一種結合CC-LINK基本網(wǎng)絡、自主設計CC-LINK遠程設備站和遠程I/O站的CC-LINK網(wǎng)絡構建方案。 　　該方案采用CC-LINK的遠程設備站控制芯片 MFP3，遠程I/O站控制芯片MPF2，構成CC-LINK網(wǎng)絡通信部分（符合CC-LINK的通信規(guī)范）。根據(jù)現(xiàn)場控制要求，結合單片機系統(tǒng)獨立設計現(xiàn)場控制電路,輸入輸出電路。以上兩部分構成了基于CC-LINK網(wǎng)絡的靈活性高的遠程設備站模塊、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?；谌缟系臉嫿Ｊ?，可以快速的構建基于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)絡組成 　　CC-LINK網(wǎng)絡主要由CC-LINK主站模塊、PLC、遠程設備站模塊、遠程I/O站模塊構成。網(wǎng)絡結構如圖1所示。PLC模塊檢查來自主站模塊的CC-LINK網(wǎng)絡信息，根據(jù)系統(tǒng)功能要求發(fā)送相應的控制信息給主站模塊。主站模塊控制整個CC-LINK網(wǎng)絡，負責CC-LINK網(wǎng)絡的運行，并作為CC-LINK網(wǎng)絡與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)絡發(fā)送到遠程站模塊。將多個PLC模塊控制的CC-LINK網(wǎng)絡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)絡最多可以連接64個內(nèi)存站。網(wǎng)絡的傳輸速度可為：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構 　　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責一個色組的所有電機的定位控制。采集墨斗體電機的當前位置信息，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遠程設備站，以P89C51RD2、MFP3為主控器件構建而成，由CC-LINK網(wǎng)絡控制部分，MCU控制部分，以及輸入輸出電路構成。結構框圖如圖2所示。MFP3為CC-LINK遠程設備站控制芯片，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)字數(shù)據(jù)以及開/關數(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控制模塊負責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動芯片驅動。每路電機對應兩位控制量。分別控制電機正反轉。單片機將電機的狀態(tài)信息（位置信息、報警、完成）寫入到MFP3相應數(shù)據(jù)寄存器，并讀取PLC發(fā)送的控制信息（定位設定、報警解除），通過64位輸出，控制32路電機的正、反轉，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、設計。如鍵盤，顯示等設備，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)絡控制模塊 　　CC-LINK網(wǎng)絡控制模塊，主要由MFP3以及一些外圍控制電路組成。外圍電路包括：485總線驅動部分、傳輸波特率設置、站號設置、內(nèi)存站數(shù)目設置、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。結構圖如圖3所示。MFP3具有總線結構接口，可與A/D-D/A模塊、單片機等智能設備相連，可進行字數(shù)據(jù)傳輸。 　　CC-LINK網(wǎng)絡上的基本單元為內(nèi)存站，一個內(nèi)存站可以進行（32位＋4字）的數(shù)據(jù)傳輸，每個遠程設備站最多可以配置4個內(nèi)存站。整個網(wǎng)絡上最多允許接駁64個內(nèi)存站，所有CC-LINK網(wǎng)絡的設備都需要根據(jù)自己所擁有的內(nèi)存站，設置唯一的網(wǎng)絡地址。當網(wǎng)絡上有重復的地址時，系統(tǒng)會報錯。波特率設置部分用于傳輸速度設置。狀態(tài)顯示部分負責顯示CC-LINK網(wǎng)絡的運行情況。CC-LINK網(wǎng)絡可以自動檢測網(wǎng)絡運行情況，如網(wǎng)絡地址的沖突、傳輸波特率的不匹配、網(wǎng)絡斷線等狀況，并通過RUN、ERROR、SD、RD信號等來顯示。當出現(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進行初始化設置以后，就可以根據(jù)MFP3的控制方法對MFP3進行字數(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．軟件設計 　　該墨量控制器的軟件設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相關軟件設計。鑒于篇幅的限制，下面只介紹MFP3部分的軟件設計流程。 　　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/關數(shù)據(jù)通信?？赏瑐鞲衅鞯乳_關量輸出設備連接。其結構框圖如圖7所示。 　　遠程I/O站控制芯片MPF2的485總線驅動部分與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總線驅動部分與MFP3的相關配置相同，在此不重復介紹。 　　MFP2接受主站模塊的刷新循環(huán)，與CC-LINK網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸由硬件完成。 　　6．結束語 　　本文針對CC-LINK網(wǎng)絡提出了一種靈活的，低成本的構建模式。并據(jù)此設計了CC-LNK遠程設備站模塊，完成了硬件以及軟件的設計，并應用于印刷機內(nèi)部的墨量控制器中，性能良好，達到了預期的效果。