Do Projektu iAutomatyka dołączyli:

CC-Link IE TSN – przyszłość sieci przemysłowych?

Artykuł z serii: Podstawy urządzeń automatyki - Mitsubishi Electric


CC-Link to otwarty protokół komunikacyjny opracowany przez Mitsubishi Electric i rozwijany przez organizację CC-Link Partner Association. W 2007 roku wprowadzony został protokół CC-Link IE – pierwszy protokół w branży oparty na Ethernecie 1 Gb/s. CC-Link IE jest dostępny w kilku różnych typach. CC-Link IE Control to sieć łącząca sterowniki na obszarze całej fabryki, podczas gdy CC-Link IE Field obejmuje ogólne sterowanie wejść i wyjść na obiektach, łącząc sterowniki z szerokim wachlarzem urządzeń polowych. Możliwości sieci zostały również rozszerzone o CC-Link IE Field Motion (do kontroli ruchu) i CC-Link IE Safety (do kontroli bezpieczeństwa). W 2016 roku do rodziny CC-Link IE dodano CC-Link IE Field Basic w celu rozszerzenia kompatybilności na urządzenia 100 Mb/s.

Najnowszy protokół z rodziny CC-Link IE to CC-Link IE TSN, który jako pierwszy łączy przepustowość gigabitowego Ethernetu z technologią TSN (Time-Sensitive Networking). Kluczową zaletą TSN jest to, że umożliwia połączenie komunikacji sterowania w czasie rzeczywistym z przesyłaniem innych informacji procesowych. Takie rozwiązanie jest niemożliwe w przypadku konwencjonalnego Ethernetu.

Tło rozwoju

W miarę coraz większego zróżnicowania oraz zaawansowania potrzeb klientów, rośnie tendencja w branży produkcyjnej w kierunku automatyzacji, obniżenia całkowitego kosztu posiadania i poprawy jakości wraz z wprowadzeniem nowych metod produkcji, takich jak Mass Custiomization.

Obserwujemy również pojawienie się globalnych trendów zmierzających w kierunku wykorzystania IIoT w przemyśle wytwórczym, takim jak Industry 4.0 w Europie, Industrial Internet Consortium w Stanach Zjednoczonych, Intelligent Manufacturing w Chinach i Connected Industries w Japonii. Wszystkie mają wspólny cel: stworzenie „inteligentnych fabryk” w których wszystko jest połączone, dane są wykorzystywane w pełni, a zoptymalizowana produkcja odbywa się autonomicznie.

Do stworzenia inteligentnych fabryk niezbędne jest zbieranie informacji w czasie rzeczywistym z procesów produkcji, przetwarzanie ich, a następnie płynne przesłanie ich do systemów informatycznych. W tym celu jedną z kluczowych potrzeb przy maksymalnym wykorzystaniu danych z miejsca produkcji jest sieć zdolna do szybkiego, stabilnego sterowania komunikacją, a także przesyłanie dużych ilości informacji do systemów informatycznych. Innymi słowy, ważne jest, aby łączyć sieci przemysłowe w zakładach produkcyjnych z sieciami systemów informatycznych.

Obecnie w użyciu jest wiele różnych sieci przemysłowych, jednak trudno jest osiągnąć współpracę między nimi, co może prowadzić do powstawania odizolowanych obszarów w fabrykach. Popyt na wykorzystanie TSN będzie ciągle wzrastać, ponieważ technologia ta umożliwia mieszanie różnych sieci na tej samej warstwie fizycznej i zapewnia komunikację w czasie rzeczywistym poprzez synchronizację czasu.

CC-Link IE TSN został opracowany w celu spełnienia tego zapotrzebowania. CC-Link IE TSN umożliwia płynne połączenie od systemów informatycznych wyższego poziomu po systemy OT w zakładach produkcyjnych, umożliwiając szersze zastosowanie szerokiej gamy różnych systemów zastosowania w przemyśle wytwórczym.

Przegląd techniczny oraz sposoby wykorzystania otwartej technologii

1. Technologia TSN i warstwy protokołu

Protokół CC-Link IE TSN wykorzystuje warstwy 3-7 modelu referencyjnego OSI, bazując na technologii TSN umieszczonej w warstwie 2. TSN składa się z wielu międzynarodowych standardów. Główne standardy to IEEE802.1AS (który definiuje metodę synchronizacji czasu) i IEEE802.1Qbv (który określa metodę współdzielenia czasu). Połączenie ich ze standardem Ethernet umożliwia punktualność, zapewnia transmisję w określonym przedziale czasu oraz mieszaną implementację z innymi protokołami komunikacyjnymi.

Standardowe protokoły Ethernet, które można zastosować, to IP na trzeciej warstwie i TCP / UDP na czwartej warstwie. Na wyższych poziomach mogą być używane protokoły takie jak SNMP, HTTP i FTP. To zapewnia bardziej elastyczną administrację sieci, ponieważ do sieci można stosować uniwersalne narzędzia diagnostyczne Ethernet.

2. Metody komunikacji

Konwencjonalna technologia CC-Link IE wykorzystuje metodę przekazywania tokena. Stacja przesyła prawa transmisji do następnej stacji po przesłaniu własnych danych przez przesłanie tokena.

CC-Link IE TSN korzysta ze wspólnej synchronizacji czasu w sieci. Wejściowe i wyjściowe ramki komunikacyjne są jednocześnie przesyłane w obu kierunkach w ustalonym czasie. Wykorzystanie tej metody skraca czas cyklicznej aktualizacji danych w sieci.

3. Wsparcie i diagnostyka

CLPA opracowała CSP+ (Contol & Communication System Profile) w celu łatwiejszego wprowadzania urządzeń kompatybilnych z CC-Link. Poprzez użycie CSP+, CC-Link IE TSN dodało funkcję wsparcia dla urządzeń CANopen. Innym przykładem jest wykorzystanie międzynarodowej normy IEC61800-7 do sterowania ruchem.

4. Funkcje diagnostyczne

CC-Link IE TSM stosuje narzędzia do monitorowania sieci IT, takie jak SNMP (Simple Network Management Protocol) do diagnostyki uszkodzeń urządzeń sieciowych. Struktura i informacje statystyczne CC-Link IE TSN są zdefiniowane jako Extend MIB (Management Information Base), a diagnostyka sieci jest dostępna przy użyciu ogólnych narzędzi wspierających SNMP.

Charakterystyka

1. Integracja komunikacji sterowania i komunikacji informacyjnej

Nadając wysoki priorytet cyklicznej komunikacji do sterowania urządzeniami i przydzielając przepustowość preferencyjnie w stosunku do komunikacji informacyjnej, CC-Link IE TSN oferuje środowisko sieciowe, które komunikuje się z systemami informatycznymi, jednocześnie kontrolując urządzenia systemowe z cykliczną komunikacją w czasie rzeczywistym. Urządzenia wykorzystujące komunikację UDP lub TCP (takie jak systemy wizyjne) można podłączyć do sieci w celu monitorowania, diagnostyki i analizy o wysokiej dokładności.

2. Kontrola i diagnostyka systemu

CC-Link IE TSN obsługuje protokół SNMP. Dzięki uniwersalnemu narzędziu do monitorowania SNMP, zarówno urządzenia CC-Link IE TSN, jak i urządzenia komunikacyjne IP, takie jak przełączniki i routery, mogą być analizowane razem.
Protokół synchronizacji czasu regulowany przez TSN służy do kalibracji różnic czasowych między urządzeniami kompatybilnymi z CC-Link IE TSN, zapewniając ich synchronizację z wysoką dokładnością. Informacje o czasie przechowywane w urządzeniach nadrzędnych i podrzędnych są synchronizowane co do mikrosekund. Jeśli wystąpi błąd sieci, to możliwe jest sprawdzenie dzienników operacji i dokładne śledzenie zdarzeń w kolejności chronologicznej.

Możliwe jest również dostarczanie szczegółowych informacji o produkcji do systemów informatycznych. Umożliwia to analizę danych w celu dalszego usprawnienia procesu poprzez predykcyjne utrzymanie ruchu.

3. Większa wydajność sterowania ruchem i krótszy czas cyklu

CC-Link IE TSN korzysta z metody podziału czasu z wyzwalaczem czasowym i dwukierunkową jednoczesną komunikacją, aby osiągnąć czas cyklu wynoszący 31,25 μs lub mniej. Dodawanie kolejnych urządzeń, czujników i osi serwonapędów ma niewielki wpływ na całkowity czas cyklu.

CC-Link IE TSN pozwala na stosowanie urządzeń o różnych cyklach komunikacji w zależności od wydajności każdego urządzenia. Do tej pory musiały to być urządzenia podłączone do tej samej stacji głównej, obsługiwane przy użyciu tego samego cyklicznego cyklu komunikacji w całej sieci. CC-Link IE TSN umożliwia stosowanie wielu cykli komunikacji w tej samej sieci. Umożliwia to optymalizację cykli komunikacji w zależności od charakterystyki każdego urządzenia, a także może zmaksymalizować potencjał urządzeń podrzędnych w sieci i poprawić wydajność w całym systemie.

Przykład wykorzystania CC-Link IE TSN

Wszechstronność protokołu CC-Link IE TSN pozwala na wykorzystanie go zarówno do komunikacji bezpośrednio między sterownikiem PLC i urządzeniami wykonawczymi lub wyspami IO, jak również do zbierania danych z maszyn do centralnej bazy danych. Jedna sieć łączy wszystkie maszyny w fabryce, jak również pozwala na przetwarzanie i analizę danych z poziomu systemów SCADA oraz wykorzystując zaawansowane funkcje oparte o sztuczną inteligencję.

Przyszły rozwój

Nowa specyfikacja CC-Link IE TSN wykorzystuje technologię TSN, aby umożliwić komunikację w czasie rzeczywistym. Protokół został również przeprojektowany w celu zapewnienia szybkiej cyklicznej komunikacji, co znacznie poprawia wydajność i funkcjonalność w zakresie ogólnej kontroli i kontroli ruchu w polu OT. Na początku 2019 roku Mitsubishi Electric ogłosiło, że w planach mają wypuszczenie na rynek 102 urządzeń, które będą obsługiwały ten nowy protokół.

Protokół CC-Link IE TSN jest nadal rozwijany. Dalszy rozwój skupia się nad implementacją funkcji bezpieczeństwa potrzebnych w aplikacjach wymagających bezpiecznej komunikacji. Rozwijane jest także zastosowanie światłowodów do aplikacji wymagających dużych odległości oraz większej odporności na zakłócenia. CLPA pracuje także nad pozyskiwaniem różnych międzynarodowych standardów oraz spełnianiem norm krajowych. Kolejnym obszarem rozwoju tego protokołu jest zwiększenie integracji z innymi otwartymi standardami przemysłowymi.

Kontakt z Mitsubishi Electric 

Oddział w Polsce
ul. Krakowska 48
PL-32-083 Balice
Tel.: +48 (0) 12 347 65 00

www: pl3a.mitsubishielectric.com
email: mpl@mpl.mee.com


Więcej z serii: Podstawy urządzeń automatyki - Mitsubishi Electric

Newsletter

Zapisz się i jako pierwszy otrzymuj nowości!

Zapoznałem się i akceptuję klauzulę informacyjną.
3 października 2019 / Kategoria: , , ,
  • Autor: Mitsubishi Electric Europe B.V. (Sp. z o.o.)
  • Mitsubishi Electric należy do czołówki światowych przedsiębiorstw branży elektrotechnicznej i elektronicznej. Koncern działa w ponad 120 krajach, oferując swoim klientom rozwiązania z zakresu automatyki przemysłowej. Firma oferuje wysoce zaawansowane technologicznie produkty i rozwiązania o najlepszej jakości: ● sterowniki PLC ● panele operatorskie HMI ● zaawansowane roboty przemysłowe MELFA ● technologie serwo oraz motion ● przetwornice częstotliwości ● aparaturę łączeniową niskiego napięcia ● kompletne rozwiązania CNC. Ponadto, klienci mogą liczyć na: ● wykwalifikowany serwis ● kadrę inżynierską odpowiedzialną za wsparcie techniczne ● profesjonalne szkolenia ● branżowe konferencje.
  • Profil Autora
  • https://pl3a.mitsubishielectric.com/

Reklama

NAJNOWSZE PUBLIKACJE OD UŻYTKOWNIKÓW I FIRM

>KLIKNIJ<

Promocja na pakiet kursów Falowniki#1 + Falowniki #2 = podstawy + praktyka

Promocja na pakiet kursów Falowniki#1 + Falowniki #2 = podstawy + praktyka

>KLIKNIJ<

Skanery optyczne 2D (czujniki LiDAR) – detekcja oraz pomiar przestrzeni

Skanery optyczne 2D (czujniki LiDAR) – detekcja oraz pomiar przestrzeni

>KLIKNIJ<

Siła polskich producentów elektroniki – wywiad z Prezesem INVITECH

Siła polskich producentów elektroniki – wywiad z Prezesem INVITECH

>KLIKNIJ<

Jak powstają WÓZKI GÓRNICZE? – Fabryki w Polsce

Jak powstają WÓZKI GÓRNICZE? – Fabryki w Polsce

>KLIKNIJ<

Pierwsza na świecie inteligentna kamera dla przemysłu z technologią głębokiego uczenia

Pierwsza na świecie inteligentna kamera dla przemysłu z technologią głębokiego uczenia

>KLIKNIJ<

Obsługa przemysłowych routerów i modemów GSM odc. 1: Co to jest router przemysłowy GSM i jak go podłączyć do sieci GSM?

Obsługa przemysłowych routerów i modemów GSM odc. 1: Co to jest router przemysłowy GSM i jak go podłączyć do sieci GSM?

>KLIKNIJ<

Pierwsze kroki z przekaźnikiem programowalnym akYtec PR200

Pierwsze kroki z przekaźnikiem programowalnym akYtec PR200

>KLIKNIJ<

Jak działa NOWOCZESNY TARTAK? – Fabryki w Polsce

Jak działa NOWOCZESNY TARTAK? – Fabryki w Polsce

>KLIKNIJ<

Przemysł 4.0:  Zbieranie danych na przykładzie obrabiarki – część 2

Przemysł 4.0:  Zbieranie danych na przykładzie obrabiarki – część 2

>KLIKNIJ<

Programowanie paneli HMI – kurs dla automatyków (wygraj panel HMI 7″!)

Programowanie paneli HMI – kurs dla automatyków (wygraj panel HMI 7″!)

>KLIKNIJ<

Serwer VNC i FTP na przykładzie panelu HMI DOP-100

Serwer VNC i FTP na przykładzie panelu HMI DOP-100

>KLIKNIJ<

[Webinar] Laserowe czujniki pomiarowe – zastosowanie w przemyśle

[Webinar] Laserowe czujniki pomiarowe – zastosowanie w przemyśle

>KLIKNIJ<

Jak wygląda praca programisty robotów? Wywiad z Sebastianem Kilichowskim

Jak wygląda praca programisty robotów? Wywiad z Sebastianem Kilichowskim

>KLIKNIJ<

Dlaczego Twój silnik lub instalacja trójfazowa potrzebuje przekaźnika kontroli napięcia?

Dlaczego Twój silnik lub instalacja trójfazowa potrzebuje przekaźnika kontroli napięcia?

>KLIKNIJ<

Przemysł też może działać zdalnie

Przemysł też może działać zdalnie

>KLIKNIJ<

Jak powstają WINDY? – Fabryki w Polsce

Jak powstają WINDY? – Fabryki w Polsce

>KLIKNIJ<

Otwarte webinarium SCADA od Elmark Automatyka

Otwarte webinarium SCADA od Elmark Automatyka

>KLIKNIJ<

Miniaturowy fotoprzekaźnik laserowy wykrywający obiekty również przez otwory

Miniaturowy fotoprzekaźnik laserowy wykrywający obiekty również przez otwory

>KLIKNIJ<

[Zapis webinaru] Odkrywamy tajniki znakowania laserem

[Zapis webinaru] Odkrywamy tajniki znakowania laserem

>KLIKNIJ<

IMScompact: system prowadzenia i pomiarów, który nie wymaga dodatkowego miejsca

IMScompact: system prowadzenia i pomiarów, który nie wymaga dodatkowego miejsca





MOŻESZ SIĘ TYM ZAINTERESOWAĆ

  • ITP14 to uniwersalny wyświetlacz procesowy do monitorowania i kontroli procesów przemysłowych. To urządzenie ma zwartą, znormalizowaną konstrukcję i pasuje do standardowego otworu montażowego ⌀22,5 mm na lampy sygnalizacyjne. Zapewnia to sz...
  • 799 PLN
    Szkolenie jest wprowadzeniem do systemu sterowania PSS4000 i środowiska programowania PAS4000. W jego trakcie omówiona zostanie zarówno struktura sprzętowa, jak i programowanie, a także diagnostyka kompletnego systemu sterowania. Poruszane ...
    Czas trwania: 8h
    Link: Terminy
  • Urządzenia XV300 wyposażone są w przemysłowe wyświetlacze wysokiej rozdzielczości z technologią wielodotyku. To, w połączeniu z precyzyjnym i intuicyjnym interfejsem użytkownika, umożliwia operatorom pracę od zaraz. Dodatkowo te wysoko wyda...
  • Pomiar odległości to jedna z podstawowych dziedzin w technologii czujników. Do określania położenia w różnorodnych zastosowaniach wykorzystywana jest szeroka gama procesów. Firma Pepperl+Fuchs już teraz – w odróżnieniu od konkurencji ...
  • Produkty i rozwiązania firmy SICK są równie różnorodne jak codzienność w przedsiębiorstwie. Szkolenia SICK dla użytkowników umożliwiają zdobycie wiedzy na temat zróżnicowanej oferty naszych innowacyjnych produktów w formie dostosowanej do k...
    Link: Terminy
  • SICK oferuje całą gamę elektronicznych przetworników pomiarowych ciśnienia i presostatów, które ze względu na inteligentne i wszechstronne możliwości konfiguracji dają się optymalnie dopasować do indywidualnych wymagań klienta. W typowy dla...



Producent urządzeń CC-Link:

Mitsubishi Electric