可能是最详细的CC-Link协议解析-数据交换篇

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书接前文，上一篇文章描述了CC-Link从站上电建立连接的过程，本篇我们重点分析CC-Link从站和主站进行数据交换的过程。

01

正常情况下的数据交换

按照以前文章的习惯，我们先列出数据交换过程使用的报文格式：







在数据交换阶段，即：refresh cycle主站会依次查询从站，轮询的方式体现出了CC-Link的独特的地方。

首先我们看一下当前的PLC中CC-Link参数配置情况：

-  当前采用CC-Link V2版本；

-  配置了两个从站；

-  第一个从站为基于北京骥远Xone的Ver.2 远程设备站，占用1个内存站，4倍扩展周期；

- 第二个从站为基于MFP3的Ver.1 远程设备站，占用2个内存站。





下面我们通过协议文档，并结合抓取的报文，分析正常的数据交换过程。



如上图：主站和两个从站1、2在交换数据。在wireshark中显示为“M->S：1”，“S：1->M”。

如下图：对于第一个从站，主站采用了polling&refresh data的方式，即：请求该从站数据，同时把所有从站的数据广播出来，所有从站此时要将整个数据报文接收，然后将属于自己的数据存储下来。

对于第二个从站，主站采用了polling的方式，仅仅是告诉第二个从站，此时它可以回复数据了。



在每个refresh cycle结束，主站都会发送refresh cycle end报文，并且会发送两次。通过FA格式的帧报文发送，可以看到发送的第二个字节为当前最后一个正常从站的地址。



02

异常情况下的数据交换

我们继续CC-Link从站和主站进行数据交换的过程，但会重点关注某个从站异常情况下的交换过程。

该部分用到的数据报文和上一篇类似，这里不再列出。

首先我们列出当前PLC的硬件组态配置。如下图：





首先我们给出正常通信时的报文。如下图所示，红色部分表示两个refresh cycle，也就是两个数据交换周期。从报文中可以看到主站首先采用FF格式报文，刷新所有从站数据，并同时请求2号从站数据。然后主站依次请求4号从站和1号从站，采用FE格式报文，4号（1号）从站在接收到主站请求时进行回复。



如果在正常运行中，一个从站断电了，然后又上电，CC-Link通讯会是怎样一个过程？

我们可以通过抓取报文进行分析，如下图：



上图中，我们在系统正常运行时，将4号从站的电源切断。可以看到主站针对4号从站发出的Polling data没有应答，在连续请求4次后（因为在PLC硬件组态配置中，设置了重试次数为3），主站继续请求1号从站数据。

如下图：主站在监控4号从站未在线，达到1s左右的时间，不再继续针对4号从站进行Polling data，转而每隔一段时间在return cycle阶段，通过test polling的方式查询4号从站。



如下图所示，恢复4号从站的供电。4号从站经过如下的过程，重新进入到数据交换周期。

- 4号从站在接收到PLC主站的Test polling data时，进行应答。PLC会每隔一段时间在return cycle中，通过test polling data的方式查询掉线的从站。

- 主站在经过两个数据交换周期（refresh data cycle）后，开始和4号从站进行正常的数据交换报文。



03

CC-Link V2的数据交换

CC-Link协议目前分为V1.10和V2两个版本，下面我们重点分析V2版本下的数据交换。

按照我们之前的套路首先列出相关的报文和协议内容，如下图：







通过以上的V2协议的分析，我们可以看出V2的核心思路是通过分时的方式，在不增加从站占用内存站的情况下，增加从站的通信数据量。

我们PLC的配置和上一篇文章的一致，重点看1号站的配置为：占用1站，4倍设置。如下图所示：



通过对比，1号从站，2号从站，4号从站。我们可以看到2号从站的远程站点数（64）是4号从站（32）的1倍，1号从站的远程站点数和2号从站相同。但2号从站的占用站数是1号从站和4号从站的1倍。

此处要先介绍一下支持CC-Link V2的设备为北京骥远开发的基于Xone嵌入式板卡的测试设备，如下图所示：



Xone嵌入式板卡运行CC-Link V2协议，配置为占用1站，4倍扩展循环。

抓取的报文如下：



下图中，我们选择从站1作为过滤条件。





结合数据对报文进行分析如下图，按下demo板上的SW11按键，用户CPU采集到高电平信号后，通过Xone嵌入式板卡的接口（MODBUS/SPI）将该数据写入Xone，Xone进而通过CC-Link发送给PLC。





如上两图，通过抓取的报文可以看到在TSQ==0的报文中，上报了高电平信号（对应X100），在其他报文中实际上报的是其他区的数据（X110…）。在PLC的在线监控中可以看到X100最低位的值由0变成了1。

接下来我们再分析一下CC-Link V2输出的过程，即从PLC->Xone->Host CPU的过程。首先我们在线PLC，然后强制Y100.0的输出为1。



观察demo板上的输出指示灯（该灯由Host CPU控制），可以看到D1点亮。如下图：



进一步抓取报文分析，我们可以看出在TSQ=0的时候，Y100被输出。每隔4个周期，输出一次，正好对应4被扩展循环。



至此，数据交换部分的分析完毕。下一篇，我们将聊聊CC-Link协议开发的过程和所使用的工具。





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