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          SERVO MOTOR

          CC-Link IE TSN推進工業物聯网發展
          起源:轉載 | 作者:7kmotor | 宣布時光: 2019-07-03 | 179 次閱讀 | 分享到:
          CC-Link IE TSN是首款運用TSN技術的工業网絡,本文引見了工業總線网絡的發展進程,和CC-Link IE TSN网絡的技術特色及運用範疇。
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          引言


          隨著工業物聯网(IIOT)在全球規模內的鼓起,在將來的工業系統中,依據客戶分歧的需求,配方、設計、臨盆都須要停止疾速地呼應,真正完成柔性、定制化的臨盆,同時還須要進步産品德量,進步産能,下降綜分解本等等。爲了完成這類“變種變量”的臨盆,屆時將會有愈來愈多信息須要停止搜集與處置,比方運營、定單、物料、臨盆現場、物流等等,是以IT(Information Technology)與OT(Operational Technology)之間的聯系須要加倍的慎密。CC-Link IE TSN作爲全球最早推出的基于TSN(Time Sensitive Networking)技術的工業网絡,適應了時期的潮水。

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          工業网絡的發展


          在全部工業的發展中,從工業2.0的電氣主動化開端,工業网絡在全部工業系統中就起著弗成替換的感化。在工業總線网絡普及之初,最早開端占據市場的是基于RS-232的串口通訊,然則在應用過程當中存在各類各樣的成績:起首是共模攪擾的成績,其次由於是其劃定的最大電容爲2500pF,極大限制了它的傳輸間隔和傳輸速度,在現場應用過程當中的靠得住通信間隔僅爲15m,通信速度在20Kbps閣下,同時點對點的通信方法也很難知足工業産線的需求。

          爲懂得決間隔和速度的成績,基于RS-485的串口通訊出生了,它在RS-232的基本上優化了收發方法並采取二線制完成1對N的通信,通信速度也進步到最快10Mbps,間隔總長可達1000m以上。固然通信由全雙工轉換成半雙工,然則加倍相符工業場景對及時性的請求。今朝市情上有異常多基于RS-485的工業總線网絡,好比CC-Link、Profibus、Modbus、CANopen等總線協定。

          到了20世紀末期,工業再次獲得極大的晉升,Mes體系、ERP體系、SCADA體系等運用關於臨盆現場傳輸的數據量及速度的請求有了更進一步的需求,同時互聯网的熾熱也極大地影響了工業网絡,各家開端推出了基于尺度以太网的工業网絡,好比CC-Link IE、ProfiNet、Modbus/TCP、Ethercat、Ethernet/IP等等。這些网絡經由過程應用尺度的网線、銜接器和靈巧的拓撲構造,極慷慨便了現場施工,同時通信間隔與速度再次獲得了晉升,設備間間隔擴大到100m,速度也可到達100Mbps,乃至1Gbps。

          最近幾年來隨著工業物聯网的落地,愈來愈多基于IT的運用軟件須要與現場的OT信息停止交互,關於网絡的速度與數據量再次構成了嚴苛的挑釁,同時市場對通俗以太网設備的應用、驅動設備的高精度有了更高的請求。基于這些緣由,TSN技術正式進入工業网絡範疇。CC-Link IE TSN作爲最早運用TSN技術的工業總線网絡,在知足IT與OT融會的情形下,供給更快的网速、更大的數據容量和更高的网絡應用率。

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          CC-Link IE TSN技術特色


          3.1.  掌握信息與臨盆治理信息的融會

          CC-Link IE TSN對現場設備的掌握信息進步其高優先度,相對臨盆治理信息優先分派帶寬,完成了應用及時輪回通訊掌握現場的設備,在確保掌握信息及時性的同時還可以直接經由過程TCP/IP協定從終端設備獲得信息,兩種協定共存于統壹网線內且互不攪擾,不只節儉了現場配線本錢,同時更是真正完成了IT與OT的融會。

          圖 1 TSN技術及協定層


          3.2.  體系設置及修複的快捷性

          SNMP作爲通用的簡略网絡治理協定,也與CC-Link IE TSN相兼容,應用對應SNMP的通俗以太网診斷對象不只可以便利的監督CC-Link IE TSN的兼容産品,也能夠對通俗以太网的交流機、工業相機、震撼檢測等設備停止數據搜集並剖析,同時也爲人工智能供給大數據。

          經由過程采取TSN標準中的時鍾同步協定(參考IEEE802.1AS和IEEE1588V2),可以對各個兼容産品之間的時光停止校准,堅持其高精度的同步。應用CC-Link IE TSN兼容産品的時鍾同步功效,可以在運轉日記中疾速明白毛病時光點,贊助人人辨認異常緣由並疾速恢複网絡正常,與此同時還可以向上位IT體系供給現場狀態和絕對應的精確時光,經由過程剖析耗電量、震撼情形等信息對現場設備停止預保護或提早改換,大幅下降保護本錢。

          3.3.  臨盆節奏進步與网絡最大應用率

          CC-Link IE TSN可以完成最小31.25μs的鏈接掃描周期,在工業現場可以或許極大延長臨盆節奏,晉升整廠的臨盆才能。不只如斯,CC-Link IE TSN經由過程應用時光朋分(IEEE802.1Qbv)完成在統壹個网絡中界說多種銜接掃描周期,針對分歧産品的特征設置絕對應的鏈接掃描周期,好比對伺服體系、平安設備等可以界說高速周期,而對溫濕度傳感器等可以使用中速或低速周期,從而完成最大的网絡帶寬應用率,進步整廠産能。

          3.4.  開辟方法的多樣性

          CC-Link IE TSN的兼容産品不只可以經由過程公用的ASIC或FPGA的硬件方法停止開辟,也能夠在通用以太网芯片上應用軟件協定棧的方法停止開辟,通訊速度也可依據産品的特色選擇對應100Mbps或1Gbps,極慷慨便了設備廠商依據本身前提選擇開辟方法。

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          CC-Link IE TSN運用場景


          采取TSN技術的CC-Link IE TSN在充足應用尺度以太网設備的同時,經由過程從新界說協定完成了高速的掌握通訊,知足在各個行業中的運用。好比在汽車行業中,通俗和平安通訊可在統壹條网線長進行混雜通訊;在半導體行業,大容量的菜雙數據及追溯數據也可高速通訊,同時與HSMS混雜通訊也不會對掌握信息的準時性形成影響;在锂電行業中,經由過程組合通訊周期的高速掌握(伺服等)和低速掌握(變頻器、調溫器等),可確保裝配機能並依據用處選定最好設備。

          圖 2 CC-Link IE TSN體系構造圖


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          停止語


          TSN技術作爲工業网絡技術的發展偏向,將來將有愈來愈多基于TSN技術的网絡出生,CC-Link IE TSN將會在將來與這些网絡完成互聯互通,推進工業物聯网的發展。


          作者:邱曉東 ,中國主動化學會合成主動化技術專業委員會 掌握與通訊网絡CC-Link任務組

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