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
目前在工業控制領域，現場總線的應用越來越多。CC-LINK作為一種新型的現場總線,具有較高的實時性?？膳c智能設備及各種現場設備廠家的產品實現連接，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基本網絡、自主設計CC-LINK遠程設備站和遠程I/O站的CC-LINK網絡構建方案。
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網絡通信部分（符合CC-LINK的通信規范）。根據現場控制要求，結合單片機系統獨立設計現場控制電路,輸入輸出電路。以上兩部分構成了基于CC-LINK網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，節省CC-LINK系統的使用成本。
2．CC-LINK網絡組成
CC-LINK網絡主要由CC-LINK主站模塊、PLC、遠程設備站模塊、遠程I/O站模塊構成。網絡結構如圖1所示。PLC模塊檢查來自主站模塊的CC-LINK網絡信息，根據系統功能要求發送相應的控制信息給主站模塊。主站模塊控制整個CC-LINK網絡，負責CC-LINK網絡的運行，并作為CC-LINK網絡與PLC之間的連接模塊，接收來自遠程站模塊的數據信息，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網絡發送到遠程站模塊。將多個PLC模塊控制的CC-LINK網絡連接在一起就可以組成一個簡易的分布式系統。
一個CC-LINK網絡最多可以連接64個內存站。網絡的傳輸速度可為：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
本系統主要用于印刷機內的墨量控制器，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，并根據主站的控制信息完成墨斗體電機的定位。系統控制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。
本系統屬于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、數字控制器（如單片機）等相連，與主站之間進行數字數據以及開/關數據通信，靈活性高。P89C51RD2為PHILIPS公司生產的增強型51系列單片機。內部集成WatchDog，可配置工作模式：6 CLK、12 CLK。系統采用其 6 CLK工作模式，來提高單片機系統的處理速度。
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信息（位置信息、報警、完成）寫入到MFP3相應數據寄存器，并讀取PLC發送的控制信息（定位設定、報警解除），通過64位輸出，控制32路電機的正、反轉，以實現電機的定位控制。
單片機控制系統可以根據實際需要的功能，進行擴展、設計。如鍵盤，顯示等設備，以增強人機交互性。并可以現場配置，提高CC-LINK靈活性。
3.2 CC-LINK網絡控制模塊
CC-LINK網絡控制模塊，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、內存站數目設置、系統狀態的顯示模塊、以及與單片機系統的總線連接部分。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，可進行字數據傳輸。
CC-LINK網絡上的基本單元為內存站，一個內存站可以進行（32位＋4字）的數據傳輸，每個遠程設備站最多可以配置4個內存站。整個網絡上最多允許接駁64個內存站，所有CC-LINK網絡的設備都需要根據自己所擁有的內存站，設置唯一的網絡地址。當網絡上有重復的地址時，系統會報錯。波特率設置部分用于傳輸速度設置。狀態顯示部分負責顯示CC-LINK網絡的運行情況。CC-LINK網絡可以自動檢測網絡運行情況，如網絡地址的沖突、傳輸波特率的不匹配、網絡斷線等狀況，并通過RUN、ERROR、SD、RD信號等來顯示。當出現故障情況時可以參考CC-LINK故障手冊解決故障。
CC-LINK網絡傳輸協議由MFP3內部硬件完成。只需要對MFP3進行初始化設置以后，就可以根據MFP3的控制方法對MFP3進行字數據、位數據的讀寫。MFP3主動接收CC-LINK主站模塊的刷新循環，實現與主站模塊之間的數據傳輸。
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內部包含特殊功能寄存器及數據存儲寄存器（RX、RY、RWw、RWr）。通過對這些寄存器的讀寫操作可實現MFP3初始化、刷新、及讀寫操作。主要功能函數為：
■ bit CC_set_timeout（bit is_normal）
■ void CC_init（unsigned ch ar ＊CC_buf）
■ void CC_frame_write（unsigned ch ar start_addr, unsigned ch ar ＊buf,unsigned ch ar num）
■ bit CC_frame_read（unsigned ch ar tart_addr ,unsigned ch ar ＊buf, unsigned ch ar 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/關數據通信?？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僅包含一個內存站。最多允許32 位的I/O信號數據傳輸。系統可以通過硬件配置輸入、輸出I/O數?？梢耘渲脼?2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、輸出的狀態顯示功能。系統輸入為高電平有效，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，與CC-LINK網絡的數據傳輸由硬件完成。
6．結束語
本文針對CC-LINK網絡提出了一種靈活的，低成本的構建模式。并據此設計了CC-LNK遠程設備站模塊，完成了硬件以及軟件的設計，并應用于印刷機內部的墨量控制器中，性能良好，達到了預期的效果。
