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(zhuǎn)型，并推動實體經(jīng)濟的高質(zhì)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(nèi)某家知名汽車品牌的新能源汽車換電站內(nèi)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(diào)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(nèi)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(qū)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(nèi)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(zhuǎn)型步伐的加快，企業(yè)內(nèi)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(zhì)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(nèi)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
TEL ：021-64940523
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