CC-Link IE Field Basic 通讯

Name: Darra Software PLC
Author: Darra

概述

CC-Link IE Field Basic 是三菱电机主导的工业以太网协议, 基于标准以太网 (IEEE 802.3), 在 TCP/UDP 上实现循环通讯和瞬时报文。Darra PLC 通过 CclinkIeFieldBasicAdapter 支持 Manager 角色, 可接入 CC-Link IE Field Basic 兼容设备。

协议特性

特性	说明
标准	CC-Link IE Field Basic (CLPA)
物理层	100BASE-TX / 1000BASE-T
传输层	TCP + UDP
端口	61450~61469 (Manager 用)
周期	1~50 ms (循环通讯)
最大节点数	64 (Manager 1 + Device 63)
最大站间距离	100 m (星型)
拓扑	星型 (标准以太网交换机)

与 CC-Link IE Field (完整版) 的区别

特性	IE Field Basic	IE Field (完整版)
物理层	标准以太网	标准以太网
循环通讯	软件 UDP	硬件 (ASIC)
实时性	软实时 (1~50 ms)	硬实时 (< 1 ms)
拓扑	星型	环型 / 星型
主站硬件	标准网卡	专用 CC-Link 主站卡
适用场景	小规模、混合协议	大规模、高实时
成本	低 (无需专用硬件)	高 (需专用接口卡)

Manager 与 Device 角色

Manager (主站)

Darra PLC 作为 Manager, 负责:

管理循环通讯周期
维护设备状态表
发送轮询报文
处理瞬时报文

var manager = new CclinkIeFieldBasicManager();
manager.Configure(new CclinkManagerConfig {
    LocalStation = 1,                    // Manager 站号 (通常 1)
    CycleTimeMs = 10,                     // 循环周期 10 ms
    Port = 61450,                         // Manager 监听端口
    TimeoutMs = 5000,                     // 设备超时检测
    MaxRetries = 3                        // 通讯重试次数
});

Device (从站)

Device 是 CC-Link IE Field Basic 的从站设备:

响应 Manager 的轮询请求
提供循环数据 (RX/RY/RWr/RWw)
支持瞬时报文 (按需通讯)

// 添加 Device 到 Manager 设备表
manager.AddDevice(new CclinkDeviceConfig {
    Station = 2,                         // 设备站号 (2~64)
    RemoteIp = "192.168.1.101",          // 设备 IP 地址
    Port = 61451,                        // 设备端口 (base + 站号)
    RxCount = 32,                        // 远程输入 (RX) 点数, bit
    RyCount = 32,                        // 远程输出 (RY) 点数, bit
    RWrCount = 8,                        // 远程寄存器输入 (RWr), word
    RWwCount = 8                         // 远程寄存器输出 (RWw), word
});

循环通讯

通讯机制

CC-Link IE Field Basic 的循环通讯基于轮询模式:

Manager                               Device 1                           Device 2
   │                                      │                                  │
   │ 1. 轮询 Device 1                      │                                  │
   │  ── 轮询请求 (RY + RWw) ──────────►  │                                  │
   │  ◄── 轮询响应 (RX + RWr) ──────────  │                                  │
   │                                      │                                  │
   │ 2. 轮询 Device 2                      │                                  │
   │  ── 轮询请求 (RY + RWw) ───────────────────────────────────────────────►  │
   │  ◄── 轮询响应 (RX + RWr) ───────────────────────────────────────────────  │
   │                                      │                                  │
   3. 循环周期完成, 更新 PLC 变量
   4. 等待下一个周期开始

循环数据格式

每个 Device 在循环通讯中交换四种数据:

类型	名称	单位	方向	说明
RX	Remote Input	bit	Device → Manager	设备状态、DI 信号
RY	Remote Output	bit	Manager → Device	设备控制、DO 指令
RWr	Remote Register Input	word (16-bit)	Device → Manager	模拟量输入、数值反馈
RWw	Remote Register Output	word (16-bit)	Manager → Device	模拟量输出、数值设定

数据映射到 PLC 地址

// 在 IDE 中配置映射
manager.AddMapping(new CclinkMapping {
    DeviceStation = 2,
    PlcMapping = new List<CclinkMapEntry> {
        // RX 映射到 PLC 输入位
        new CclinkMapEntry { CclinkType = "RX",  Start = 0,  PlcStart = "%IX100",  Count = 32 },
        // RY 映射到 PLC 输出位
        new CclinkMapEntry { CclinkType = "RY",  Start = 0,  PlcStart = "%QX100",  Count = 32 },
        // RWr 映射到 PLC 输入字
        new CclinkMapEntry { CclinkType = "RWr", Start = 0,  PlcStart = "%IW200",  Count = 8 },
        // RWw 映射到 PLC 输出字
        new CclinkMapEntry { CclinkType = "RWw", Start = 0,  PlcStart = "%QW200",  Count = 8 },
    }
});

在 SCL 程序中使用:

(* 读取 Device 2 的 RX0 状态 — 设备就绪 *)
IF %IX100.0 THEN
    Device2_Ready := TRUE;
END_IF;

(* 控制 Device 2 的 RY0 — 启动 *)
%QX100.0 := Start_Button;

(* 读取 Device 2 的 RWr0 — 温度值 *)
Temperature := %IW200;  (* 原始值, 需工程量转换 *)

(* 设定 Device 2 的 RWw0 — 目标温度 *)
%QW200 := TargetTemp;

瞬时报文

瞬时报文用于非周期的按需数据交换, 类似 Modbus 的读写请求:

特性	说明
传输	TCP (可靠)
触发	按需, 由用户程序或 API 调用
数据	任意长度 (≤ 2048 字节)
用途	参数读写、诊断、配置
优先级	低于循环通讯

// 发送瞬时报文, 读取 Device 2 的参数
var response = await manager.SendTransientAsync(
    station: 2,
    service: TransientService.ReadParameter,
    data: new byte[] { 0x00, 0x01 }  // 参数号
);
Console.WriteLine($"参数值: {BitConverter.ToUInt16(response.Data, 0)}");

// 写入参数
await manager.SendTransientAsync(
    station: 2,
    service: TransientService.WriteParameter,
    data: new byte[] { 0x00, 0x01, 0x00, 0x64 }  // 参数 1 = 100
);

配置步骤

1. 网络规划

参数	值	说明
Manager 站号	1	固定, 唯一 Manager
Device 站号	2~64	每个设备唯一
每个设备的 RX/RY	32~256 bit	按需分配
每个设备的 RWr/RWw	4~32 word	按需分配
循环周期	1~50 ms	所有设备轮询完的总时间

2. 在 IDE 中配置

项目树 → 通讯 → CC-Link IE Field Basic → 添加设备:

选择 Manager 角色, 设置站号
添加 Device, 输入 IP 地址和站号
配置 RX/RY/RWr/RWw 点数
映射到 PLC 地址空间
编译下载到 Service

3. 配置参数总览

{
  "cclinkConfig": {
    "manager": {
      "station": 1,
      "cycleTimeMs": 10,
      "port": 61450,
      "timeoutMs": 5000
    },
    "devices": [
      {
        "station": 2,
        "remoteIp": "192.168.1.101",
        "port": 61451,
        "rxCount": 32,
        "ryCount": 32,
        "rwRCount": 8,
        "rwWCount": 8,
        "plcMapping": {
          "rxStart": 100,
          "ryStart": 100,
          "rwRStart": 200,
          "rwWStart": 200
        }
      },
      {
        "station": 3,
        "remoteIp": "192.168.1.102",
        "port": 61452,
        "rxCount": 16,
        "ryCount": 16,
        "rwRCount": 4,
        "rwWCount": 4,
        "plcMapping": {
          "rxStart": 120,
          "ryStart": 120,
          "rwRStart": 210,
          "rwWStart": 210
        }
      }
    ]
  }
}

4. 循环周期估算

周期 = Σ(每个 Device 的轮询时间)

单 Device 轮询时间 ≈ 基础延迟 + 数据量 × 传输时间
  基础延迟: 约 0.5 ms (UDP 往返)
  传输时间: 每 100 字节约 0.01 ms (100 Mbps)

例: 10 个 Device, 每个 32 字节数据
  单设备轮询 ≈ 0.5 + 0.003 ≈ 0.5 ms
  总周期 ≈ 10 × 0.5 = 5 ms → 配置 10 ms 留余量

数据映射

完整映射示例

Device 2 (站号 2, 32 RX + 32 RY + 8 RWr + 8 RWw):

  RX (Device → Manager):
    RX0~RX31 → %IX100.0~%IX103.7
      RX0  = 设备就绪
      RX1  = 运行中
      RX2  = 故障
      RX3~RX31 = 用户自定义

  RY (Manager → Device):
    RY0~RY31 → %QX100.0~%QX103.7
      RY0  = 启动
      RY1  = 停止
      RY2  = 复位
      RY3~RY31 = 用户自定义

  RWr (Device → Manager, 16-bit):
    RWr0~RWr7 → %IW200~%IW207
      RWr0 = 温度 PV
      RWr1 = 压力 PV
      RWr2 = 速度
      RWr3~RWr7 = 保留

  RWw (Manager → Device, 16-bit):
    RWw0~RWw7 → %QW200~%QW207
      RWw0 = 温度 SP
      RWw1 = 压力 SP
      RWw2~RWw7 = 保留

字节序

CC-Link IE Field Basic 使用 小端序 (Little-Endian):

16 位数据: 低字节在前 (与 Modbus 大端不同)
32 位数据: 低字在前

// 从 RWr 读取 16 位无符号整数 (小端)
ushort temp = (ushort)(%IW200);  // 直接使用, 无需转换

// 从 RWr 读取 32 位浮点数 (小端)
uint raw = (uint)(%ID200);       // 两个连续字合成 DWORD
float value = BitConverter.ToSingle(BitConverter.GetBytes(raw), 0);

诊断

设备状态

var status = manager.GetDeviceStatus(2);
Console.WriteLine($"运行状态: {status.RunState}");     // Running / Stopped / Error
Console.WriteLine($"循环通讯: {status.CycleState}");    // Normal / Abnormal
Console.WriteLine($"间隔: {status.LastCycleTimeMs} ms");
Console.WriteLine($"误码率: {status.ErrorRate:F4}");    // 通讯错误比例
Console.WriteLine($"最近错误: {status.LastError}");      // 时间戳 + 错误码

诊断指标

指标	说明	正常范围
循环周期	实际周期与设定周期的偏差	±20%
设备响应超时	设备未响应次数	0
通讯错误率	错误帧占总帧的比例	< 0.1%
重试次数	因超时自动重试的次数	0
最近错误码	最后一次通讯错误的原因	0 (无错误)

诊断面板

IDE 的 CC-Link 诊断面板显示:

网络拓扑: 所有设备在线状态, 用颜色标记 (绿/黄/红)
循环数据: 实时显示每个设备的 RX/RY/RWr/RWw 值
通讯统计: 周期计数、错误计数、重试统计
事件日志: 设备上线/离线/错误事件的时间线

排错指南

症状	原因	处理
设备不在线	站号冲突或 IP 不可达	检查 IP 和站号配置, ping 确认
循环通讯中断	设备超时	检查网络连接, 确认设备运行
RX/RY 数据不更新	设备不在 Run 状态	发送瞬时报文启动设备
循环周期 > 设定值	设备过多或网络延迟大	减少设备数或增大周期
通讯错误率上升	网络干扰或交换机问题	检查交换机端口统计, 更换网线
瞬时报文超时	设备忙 (正在处理循环数据)	增大超时时间, 避免高峰期发送
数据映射错位	RX/RY/RWr/RWw 计数值配置不对	核对设备规格书, 确认点数
字节序错误	大端/小端混淆	CC-Link 为小端, 检查数据转换

限制

CC-Link IE Field Basic 为软实时协议, 不适合要求 < 1 ms 硬实时响应的运动控制
Manager 最多管理 63 个 Device, 实际受网络带宽和周期时间限制
瞬时报文会抢占循环通讯带宽, 高频瞬时报文会导致循环周期抖动
不支持环型拓扑 (冗余), 仅星型拓扑
不支持 CC-Link IE Field (完整版) 的 SLMP (Seamless Message Protocol) 扩展功能

概述​

协议特性​

与 CC-Link IE Field (完整版) 的区别​

Manager 与 Device 角色​

Manager (主站)​

Device (从站)​

循环通讯​

通讯机制​

循环数据格式​

数据映射到 PLC 地址​

瞬时报文​

配置步骤​

1. 网络规划​

2. 在 IDE 中配置​

3. 配置参数总览​

4. 循环周期估算​

数据映射​

完整映射示例​

字节序​

诊断​

设备状态​

诊断指标​

诊断面板​

排错指南​

限制​

概述