AII成員在行動丨CC-Link IE TSN推進構建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)新生態(tài)
導讀
制造業(yè)的發(fā)展推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術跨時代的進步
CC-Link協(xié)會持續(xù)助力工業(yè)網(wǎng)絡的發(fā)展和普及
案例1：CC-Link IEF Basic助力新能源汽車行駛地更久更遠
案例2：CC-Link IE TSN助力鋰電池行業(yè)技術的騰飛
CC-Link IE TSN推進構建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)新生態(tài)
制造業(yè)的發(fā)展推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術跨時代的進步
網(wǎng)絡體系是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)與新一代信息技術、全球制造業(yè)全方位深度融合集成所形成的產(chǎn)業(yè)和應用生態(tài)，而一個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實施涉及到以傳感技術和高速網(wǎng)絡技術、云/邊緣計算、人工智能等IT技術形成的網(wǎng)絡互聯(lián)布局中來。所以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是制造業(yè)發(fā)展的結果，而其發(fā)展也勢必引發(fā)制造產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)的創(chuàng)新變革。在中國，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也是制造智能化、信息化的重要手段，它將加速“中國制造”向“中國智造”轉型，并推動實體經(jīng)濟的高質量發(fā)展。
圖釋：（來自最新的前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析預測中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場未來三年將14.4%的年均復合增長率穩(wěn)定增長。預計到2022年，中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將達到9146.5億元）
TSN技術深度促進各系統(tǒng)的互聯(lián)互通
在智能制造時代，IT與OT的融合實現(xiàn)整個數(shù)據(jù)透明下的協(xié)同制造，但總線的復雜性、周期性與非周期性數(shù)據(jù)的傳輸以及實時性的差異等限制，成為了IT與OT融合的障礙。于是，在音/視頻領域長期被使用的
TSN（TimeSensitiveNetwork，時間敏感型網(wǎng)絡）技術被運用到制造業(yè)領域，作為對于以太網(wǎng)技術的補充來滿足不同協(xié)議數(shù)據(jù)的互聯(lián)、大量數(shù)據(jù)（包括機器視覺、AR/VR運動控制、傳感器、音頻等）傳輸?shù)刃枨蟆Ｈ蚨嗉夜I(yè)網(wǎng)絡的組織機構先后發(fā)布，或已經(jīng)或準備推出基于TSN技術的工業(yè)網(wǎng)絡協(xié)議，制造業(yè)在進入4.0，工業(yè)網(wǎng)絡也邁入了新的紀元。
CC-Link協(xié)會持續(xù)助力工業(yè)網(wǎng)絡的發(fā)展和普及
源于亞洲制造現(xiàn)場的CC-Link協(xié)會（簡稱CLPA）為了滿足不同制造現(xiàn)場的需求和特點，先后推出了不同特點的CC-Link網(wǎng)絡標準，將連接對象延伸到工業(yè)全系統(tǒng)，可實現(xiàn)人、物品、機器、車間、企業(yè)等全要素，為設計、研發(fā)、生產(chǎn)、管理、服務等各環(huán)節(jié)的泛在深度互聯(lián)提供便捷、有效的技術支撐。
高穩(wěn)定通信性能的現(xiàn)場總線CC-Link：高速開放式技術現(xiàn)場總線網(wǎng)絡能夠同時處理控制和信息數(shù)據(jù)。CC-Link的通信速度高達10Mbps，并可連接最多64個站總延長距離可達到1200M;
千兆帶寬可對應大數(shù)據(jù)的工業(yè)以太網(wǎng)CC-Link IE：基于千兆以太網(wǎng)的可以從生產(chǎn)現(xiàn)場到信息系統(tǒng)的一種垂直整合型以太網(wǎng)網(wǎng)絡，通信速度達到1Gbps,支持工業(yè)現(xiàn)場的各種冗余功能;
低成本可輕松聯(lián)網(wǎng)的CC-Link IE Basic： 用標準以太網(wǎng)技術的通信非常容易應用到小規(guī)模設備上，不需要高速控制和更便捷的應用和開發(fā)由軟件來實現(xiàn)，為小規(guī)模用戶節(jié)省了設備投入成本和緩解了網(wǎng)絡構建壓力提供便利；
新一代工業(yè)開放式CC-Link IE TSN：CC-Link IE TSN傳承了CC-Link IE的優(yōu)點，并采用了以時間分割方式確保數(shù)據(jù)傳輸實時性的TSN技術，使多種不同網(wǎng)絡并存在一個系統(tǒng)中成為了可能。而且，通過高效的協(xié)議實現(xiàn)了高速、高精度的運動控制，實現(xiàn)了31.25μs以下的高速通信性能，通信速度既支持1Gps，也支持100Mbps。
至此CC-Link協(xié)議家族產(chǎn)品已經(jīng)完全覆蓋了整個工業(yè)網(wǎng)絡現(xiàn)場，從設備層的CC-Link到工廠級的CC-Link IE TSN,在構建智能工廠時重點之一是從生產(chǎn)現(xiàn)場實時收集信息,通過邊緣計算處理后無縫傳輸至IT系統(tǒng)實現(xiàn)上層IT系統(tǒng)到生產(chǎn)現(xiàn)場FA系統(tǒng)的無縫連接，CC-Link協(xié)議家族產(chǎn)品可廣泛對應在制造業(yè)的各種應用，夯實了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎網(wǎng)絡體系。
典型案例
01
CC-Link IEF Basic助力新能源汽車換電更智能
換電服務是針對新能源汽車續(xù)航里程短問題的解決方法，隨著新能源汽車的發(fā)展，充換電站的需求愈發(fā)旺盛。在國內某家知名汽車品牌的新能源汽車換電站內使用了三菱電機品牌PLC和天津森特奈品牌遠程I/O等產(chǎn)品構成的CC-Link IEF Basic通信控制系統(tǒng)，利用CC-Link IEF Basic協(xié)議基于標準100Mbps以太網(wǎng)組成的多個從站實現(xiàn)控制以及數(shù)據(jù)采集，整個過程中需要大量的位置檢測元件，如光電開關、接近開關、磁感應開關等等，以及大量的繼電器、電磁閥等輸出元件，用于控制氣缸完成電池組上升下降等動作對舊電池的拆卸、運輸、入庫、充電以及新電池的取用、運輸、安裝等過程進行自動化控制。采用此低成本的聯(lián)網(wǎng)方案不僅可以為客戶直接省掉30%的硬件成本。而且原先預計安裝需要2天時間，實際安裝僅用不到1天時間，此系統(tǒng)投入運行以來，網(wǎng)絡未出現(xiàn)過閃斷、干擾等情況。因整體設備成本低，調試方便，受到用戶的高度認可，為今后換電站大規(guī)模應用起到示范效果。
現(xiàn)場系統(tǒng)控制盤
02
CC-Link IE TSN助力鋰電池行業(yè)技術的騰飛
我國鋰電池產(chǎn)業(yè)從無到有，從小到大，發(fā)展很快，在國家科技項目的重點支持下，中國鋰電池行業(yè)在動力電池領域的關鍵技術、關鍵材料和產(chǎn)品研究已經(jīng)取得重大進展，生產(chǎn)設備也在不斷推陳出新。
國內某家知名鋰電池設備企業(yè)率先采用全球最新的基于TSN技術的工業(yè)以太網(wǎng)CC-Link IE TSN，成功開發(fā)和制造出了最新一代的切疊一體機。該設備主要功能是對極片進行切割，并且使用隔離膜隔斷正負極片來完成電芯的制作，對于精度和速度的要求都很高。而且為了提高工作效率，新設備的驅動軸數(shù)從兩位數(shù)增加到了125，同時加載了視覺檢測、糾偏等系統(tǒng)，對使用的網(wǎng)絡性能有了更高的要求。最新的CC-Link IE TSN網(wǎng)絡不僅支持了設備軸數(shù)的擴大，而且滿足了多軸高精度且快速同步的要求，新設備在性能方面超出了終端客戶對于生產(chǎn)節(jié)拍預期的10%，為鋰電池技術的持續(xù)發(fā)展提供了先進網(wǎng)絡技術的支持。
CC-Link協(xié)會推進構建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)新生態(tài)
目前中國制造業(yè)的發(fā)展水平參差不齊，企業(yè)數(shù)字化網(wǎng)絡化水平有待提升，除了汽車、液晶這些依靠進口設備的產(chǎn)業(yè)領域自動化程度較高外，其他大部分行業(yè)正處于工業(yè)2.0邁向工業(yè)3.0的階段。數(shù)字化以及智能化4.0工業(yè)環(huán)境中的工業(yè)以太網(wǎng)應用普及迫在眉睫。作為非盈利性的工業(yè)網(wǎng)絡宣傳組織CC-Link協(xié)會更是義不容辭，通過研發(fā)給用戶帶來使用便利和提高生產(chǎn)效益的工業(yè)網(wǎng)絡、和合作伙伴廠家推進工業(yè)網(wǎng)絡產(chǎn)品的開發(fā)和普及、和志同道合的組織機構制定相關技術資料等活動，構建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)新生態(tài)。
首先，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)內網(wǎng)深入到車間、產(chǎn)線、設備，是實現(xiàn)人機物全面互聯(lián)的關鍵基礎和必要條件。隨著工業(yè)企業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化轉型步伐的加快，企業(yè)內網(wǎng)在傳輸帶寬、兼容能力、部署容易度、網(wǎng)絡時延、可靠性、安全性等方面存在明顯不足，需要加快演進升級和更新?lián)Q代。5G的低時延應用場景可以提供最低1ms時延的高可靠連接，時間敏感網(wǎng)絡技術（TSN）支持千兆及以上接口，能夠滿足工業(yè)大帶寬需求。制造現(xiàn)場的使用讓走在工業(yè)網(wǎng)絡前沿的CC-Link IE TSN證實了TSN技術能夠切實提高運動控制性、實現(xiàn)OT與IT融合，并保障控制信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性。在未來CC-Link協(xié)會還將從實際出發(fā)深入探討、研究CC-Link IE TSN+5G的現(xiàn)場工業(yè)網(wǎng)絡布局給企業(yè)以及整個產(chǎn)業(yè)生態(tài)帶來實質性的推動作用。
其次，從CC-Link IE TSN發(fā)布一年以來全球已經(jīng)有100多家自動化、IE行業(yè)企業(yè)加入了陣營。在中國也有越來越多的廠家對其感到興趣，全球第一個B CLASS的評估版就是由中國的會員公司開發(fā)完成。CC-Link協(xié)會立志通過這個開放的網(wǎng)絡建立起推進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的生態(tài)圈。
圖為部分計劃加入開發(fā)CC-Link IE TSN兼容產(chǎn)品的合作企業(yè)
最后，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的推進還需要中國政府政策的支持，更需要專業(yè)的組織機構的共同合作和努力。中國信息通信研究院（CAICT）、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（AII）、機械工業(yè)儀器儀表綜合技術經(jīng)濟研究所（ITEI）等在推廣工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展道路上具有影響力和指導性的機構組織，也是CC-Link協(xié)會的重要合作伙伴。我們正通過技術交流、參與TSN通信測試、展示通信方案、構建智能制造示范產(chǎn)線、制作網(wǎng)絡標準等一系列深入的合作，共同努力加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術的落地和推廣。
CC-Link協(xié)會簡稱CLPA，是來自日本及亞洲的首個現(xiàn)場網(wǎng)絡CC-Link協(xié)議家族。CLPA以“將源于亞洲的現(xiàn)場網(wǎng)絡推廣成全世界范圍的開放式網(wǎng)絡”為己責，與2000年成立以來，在全球建立11個支部辦事處，6家測試實驗室，截至2020年2月已有會員企業(yè)3778家，兼容產(chǎn)品2083款。為全球用戶構建穩(wěn)定、安全、高效的FA網(wǎng)絡而不懈努力。
聯(lián)絡方式
中國自動化學會集成自動化技術專業(yè)委員會控制與通信網(wǎng)絡CC-Link工作組
市內聯(lián)絡處：上海市虹橋路1386號三菱電機自動化中心19樓
同濟大學聯(lián)絡處：上海同濟大學嘉定校區(qū)電信學院大樓
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聲明
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