工业以太网CC-LINK IE的性能分析

周丽娟

（复旦大学网络教育学院 200433）

1 引言

以太网用于工控行业，构成工业以太网，如今已成为研究的热点。典型的工业以太网由现场设备层、控制层以及管理层构成。各层因信息类型，网络大小，网络速度等方面的不同导致所采用的网络技术也不同。

选取2018年1月～2018年7月我军队医院老干部科收治的老年慢性阻塞性肺疾病的患者80例，根据随机分组的方式，将患者分为观察组和参照组，其中有40例患者为参照组，男22例，女18例，年龄58～90岁，平均（73.21±2.17）岁，患病病程1～17年，平均（6.1±2.1）年；而观察组人员也为40例，男23例，女17例，年龄59～89岁，平均（72.39±2.21）岁，患病病程1～17年，平均（6.3±2.2）年，在统计学软件的分析下，两组患者的基本资料比较；差异无统计学意义（P＞0.05）。

目前工业以太网的类型非常多，比如Modbus/TCP，Ethernet/IP，ProfiNet以及CC-LINK IE等，这些都是基于TCP/IP的不同协议，主要体现在应用层定义不同[1]。Modbus/TCP增加了TCP/IP的报头，删除了CRC校验[2]，该协议完全开放，因此，支持该协议的厂家比较多，典型的是施耐德、GE等。Ethernet/IP由ODVA所开发并得到了罗克韦尔自动化的强大支持。它使用已用于ControlNet和DeviceNet的控制和信息协议（CIP）为应用层协议[3][4]，因而使用通用的设备规范和目标库，使得不同厂商的复杂设备间都能得到兼容。ProfiNet采用标准TCP/IP协议加上应用层的RPC/DCOM来完成节点之间的通讯[5]，可以同时挂接传统Profibus系统和新型智能现场设备，将工厂自动化和企业信息管理层融为一体，又保留了Profibus的开放性与稳定性[6]。CC-LINK IE作为后起之秀，继承了上述工业以太网的优点，又在性能上又跨了一步。

2 CC-LINK协议家族简介

CC-LINK最初作为现场总线系统推出，它能够同时处理控制和信息数据。通讯速度高达10Mbps，最大可以达到100m的传输距离并能连接64个站。除此之外，CC-LINK还表现出了卓越的稳定性与实时性，RAS（Reliability, Availability, Serviceability）的功能包括备用主站，从站脱离，自动回复，测试和监控，它提供了高可靠性的网络系统并缩短了网络瘫痪时间[7]。

CC-LINK/LT以减少配线为目标，是专门为传感器，执行器和小型I/O应用系统而设计的。它提供了开放、高速动作和优异的抗噪音性能。

2.提出进一步完善我国的根本政治制度和基本政治制度。报告提出，要“提高基层人大代表特别是一线工人、农民、知识分子代表比例，降低党政领导干部代表比例。在人大设立代表联络机构，完善代表联系群众制度。健全国家权力机关组织制度，优化常委会、专委会组成人员知识和年龄结构，提高专职委员比例”［1］。报告还提出，“要完善协商民主制度和工作机制，推进协商民主广泛、多层、制度化发展”［1］；“健全基层党组织领导的充满活力的基层群众自治机制，以扩大有序参与、推进信息公开、加强议事协商、强化权力监督为重点，拓宽范围和途径，丰富内容和形式，保障人民享有更多更切实的民主权利”［1］。

CC-LINK V2扩大了容量，并且提升了数据交换速度，与CCLINK Ver.1相比，可控制点数最大增加到8倍。CC-LINK在汽车制造、半导体制造、传送系统和食品生产等自动化领域已有成功实用案例。

在国际标准的安全性呼吁下，安全网络CC-LINK Safety应运而生。制造业工厂不只要求提高生产效率，对构筑安全的生产线系统也越发重视起来。

CC-LINK IE是目前的最新产品，它分为控制网络与现场网络，分别位于网络结构的不同层次。其中CC-LINK IE Control的单网最大链接点数达到128K字，单站的最大链接点数达到32K位，通过双重光环网，外部供电等丰富的功能，形成了高可靠性的控制器网络。CC-LINK IE Field集合I/O控制，运动控制及其它智能设备为全方位现场网络。通信速度可达到1Gbps。

表1 CC-LINK家族的发展历程

3 CC-LINK IE特点

3.1 工业以太网的架构

在CC-LINK构成的金字塔网络架构中，最高层为计算机层，即信息层，也就是传统的以太网，主要任务是实现企业内部的管理信息交流；CC-LINK IE控制网络连接了计算机层与控制器层，CC-LINK IE现场网络连接了控制器层与设备层，在塔型结构的最底层为分散I/O，运动控制及其他智能设备。由图1可见，CCLINK IE贯通上下，形成了各层网络之间的无缝协作，数据容量自下至上扩张，实时性自上至下增强，达到了现场网络实时性高的要求，同时也实现了大规模信息集控。在设备层可以灵活搭配CC-LINK家族的其他产品，或SSCNET运动控制器，以满足各行各业的不同需求。

图1 工业以太网CC-LINK IE的网络架构

3.2 典型网络结构与数据交换

图2所示为典型的工业以太网网络结构。在图中，CC-LINK IE Control跨越了信息系统与生产现场，它的功能是采集现场数据并上传至管理层，再将控制信息下载至现场控制器。

一杭抚摸着雪萤的头，凑到她耳边悄声说：“我把记事本藏在床下的一双统靴里，你拿到证据立刻报警！”雪萤惊得张大了嘴，一杭赶紧示意她不可声张，她狠狠地掐了一杭一把，“这多危险啊？”一杭说：“没事，我想法拖住他，等警察一来，一切都好了。”

蓝色：传统以太网；桔色：CC-LINK IE；红色：CC-LINK现场总线；

图2 工业以太网CC-LINK IE的典型结构

在信息系统，只需在服务器PC中加装CC-LINK IE板卡，即可直接将下层信息上传至信息管理层；也可通过控制器站连接上层网络。在生产现场，一台控制器主站可以管理多台本地站与远程站，或连接PC作为现场监控器，不仅如此，通过适配器还可以扩展连接摄像头，显示器及计算机。运动控制网络与安全网络可以同时挂接在此网络系统中，可见CC-LINK IE适用于非常复杂的场合。

紫色：SSCNET运动控制；浅蓝：CC-LINK/LT；绿色：CCLINK/Safety

3.3 性能特点

通过使用光纤双环网传输方式，在电缆或电源故障等异常发生时，一方面可通过环路回送功能继续通信，提高冗余性，另一方面可立即发现故障，及时检修，恢复网络健康状态。

术前常规拍摄站立位脊柱全长正侧位X线片，测量冠状面及矢状面平衡参数。侧凸Cobb角：正位X线片上头端最倾斜椎体上终板切线与尾端最倾斜椎体下终板切线间的夹角。冠状面偏移：正位X线片上C7铅垂线与骶骨中垂线间的距离。后凸Cobb角：侧位X线片上头端最倾斜椎体上终板切线与尾端最倾斜椎体下终板切线间的夹角。矢状面偏移：侧位X线片上C7铅垂线与S1椎体后上缘间的距离，S1椎体后上缘前方为正值，后方为负值。在脊柱全长正侧位X线片上确定近、远端固定椎和侧后凸畸形跨越节段。全脊柱CT评估置钉节段椎弓根有无合并椎管内压迫，全脊柱MRI评估有无脊髓压迫或脊髓内病变。

他要钓的是鱼，不是乌龟！这只蠢笨的爬行动物干吗要咬钩？他得让大伙瞧瞧，毁了圣保罗水管工的周六下午，它要付出更大的代价！男人摸起手钩，甩了出去，但落下的大钩却没有击中目标。

保留了传统以太网的优势，通信速度高达1Gbps，缩短可编程控制器间的传输时间，能够在各种控制器之间高速共享大容量的数据。即使进行大量数据传输，也不影响循环刷新周期，可以实现大规模的控制器分散控制。

3.3.1 高速、大容量

3.3.3 扩展性

3.3.2 高可靠性

CC-LINK IE的特点主要有以下几点：

(1)引导学生自主提问评估，理清问题思维.在对物理知识进行学习时，由于物理学科需要较强的逻辑思维，因此学生的发散思维在物理学习过程中起着重要的作用.因此在物理学习中作为教师应引导学生善于提出疑问、进行自我提问、进行自我评估.这样学生不仅能够理解题意、剖析题意，更能从深层次掌握该题的内涵，从而具有清晰的解题思路，提高解题效率.

③根据流域规划，参照原建筑物设计参数以及沿线地形情况确定河道节点水位，统计河道沿线汇流口、流量，逐段推算河道水位。

设计之初不必确定连接站的数量，在运行期间可以自由扩展，而且网络的初始化非常简便，降低了设计难度。

3.4 与其他工业以太网的性能比较

先研究采用Modbus/TCP技术的施耐德Unity Quantum系列的以太网模块，应用层采用的是中国国家标准的Modbus协议。该产品网络架构允许64或128（新产品）个站，每站容量为120字，通讯速度为100Mbps，使用铜电缆时各站之间的距离不超过100m，应用交换机或集线器可延长至500m，也可以使用光纤。

Rockwell的以太网模块1756-ENBT是应用EthernetIP协议的代表产品，典型情况下，采用星形拓扑结构，支持最大通讯速度100Mbps。 每个模块最多允许64个TCP/IP连接，128个ControlLogix连接（I/O和信息数据），数据包最大为1500个字节。站间距离未作规定，可利用光纤中继器扩展。

对于Profinet这种类型的工业以太网，以西门子的产品为例，通讯速度100Mbps，通常情况下允许连接的最大长度为100m。可采用的拓扑结构包含星形，树形，线形，环型。IM 151-3PN接口模块的输入/输出数据量为256/256个字节，可扩展63个站，CP 343-1 PN模块最多可连接256个站。

CC-LINK IE的通信速度为1Gbps，单个网络的连接站数最大为120个站，最大网络数为239个，使用多模光纤时最大站间距离550m，采用双环路的拓扑结构，传送容量最大1920字节。

比较之后，可看出CC-LINK IE在速度，容量及可靠性方面都占有明显的优势。

4 实际案例

此案例的管理层分为两层，是为了信息安全考虑；CC-LINK IE通过计算机板卡上传至热备服务器，现场主要控制器站采用冗余PLC提高可靠性，因此此网络实现了硬件与软件的双冗余，而因为CC-LINK IE的高速率，无须担心信息阻塞或丢失的问题。

图3 实用案例网络结构

5 结语

CC-LINK IE是新一代的工业以太网，更符合市场的需求。在推出的短短几年中，已经在汽车制造业，半导体装置业，钢铁制作业得到成熟应用。凭借与传统以太网的兼容性，又保留了总线系统的实时性，将来必定会有更多应用场合。

［1]胡毅、于东、刘明烈.工业控制网络的研究现状及发展趋势[J].计算机科学，2010，37（1）：23-46

［2]关学进，刘娟.基于Modbus_TCP工业以太网的自动化控制系统[J].电子测试，2011.4（4）：4-8

［3]普永金.EtherNet/IP工业以太网在烟草行业的应用[J].国内外机电一体化技术，2009.08:25-27

［4]许志军.基于Ethernet/IP的工业以太网通信研究[J].微计算机信息，2011,27（3）：6-8

［5]李鑫.工业以太网PROFINET技术的研究与实现[D].北京：北京化工大学，2006:1-7

［6]尹海、孟彦京.西门子工业以太网PROFINET应用[J].中国仪器仪表，2011，增刊：116-118

［7]CC-LINK——开放式现场总线[Z].三菱电机自动化（上海）有限公司，2008