星期四, 5月 19

    技术先行,打造工业4.0创新物联解决方案

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    ■波菲格/ 谢坤松

    CC-LinkIE协定扮演工业4.0发展关键角色

    “工业4.0”概念包含了由集中式控制向分布式增强型控制的基本模式转变,目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。在这种模式中, 传统的行业界限将消失,并会产生各种新的活动领域和 合作形式。创造新价值的过程正在发生改变,产业链分工将被重组。

    “工业4.0”项目主要分为三大主题:一是“智能工厂”, 重点研究智能化生产系统及过程,以及网络化分布式生 产设施的实现;二是“智能生产”,主要涉及整个企业 的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过 程中的应用等。

    该计划将特別注重吸引中小企业参与,力图使中小企业 成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者,同时也 成为先进工业生产技术的创造者和供应者;三是“智能 物流”,主要通过互联网、物联网、物流网,集成物流资源,充分发挥现有物流资源供应方的效率,而需求方,则能够快速获得服务匹配,得到物流支持。

    这三大主题都需要高速、稳定以及安全的智能神经网 络来支持与实现。不过随着数据量、连接性、计算能力的迅速提高,人工智能、增强现实和机器人技术的 持续迭代,想要充分实现投资回报,有效利用物联网 产生的数据,企业越来越需要一种能够统一各种各样 的信息源和数据类型的新型智能网络和物联网平台。 在智能工厂和工业4.0的实现路径中,最基础的一个 层次就是将工业机器人、数控机床、各种单机设备连 入网络,提取数据。由于出于安全方面的考虑以及缺乏数据提取的接口和平台,除了少数极为领先的工业企业之外,大多数的机械设备并没有连接到上层信息 系统而是散落在各种现场总线造就的孤岛之中无法凝聚,而MES和SCM由于没有触及工厂底层的数据, 形同虚设。

    Gartner的研究报告,工厂中每1分钟的故障停机, 将造成20,000美元的损失。另据思科此前的研究, 通过将工厂中位于底层的单机设备联网,可以将停 机时间缩短50%,能耗降低20%,提升质量并减少 50%的产品缺陷,数据化对智能工厂的巨大潜力才 刚刚露出冰山一角。在制造业追求工业4.0的同时, CC-LinkIE 将扮演关键角色。 CC-LinkIE 是全球第一 个、也是唯一的开放式高速网络标準,其支持的效能是一般类似标準的10倍,而且CC-LinkIE最高带宽达 到1Gbps,可以将需要处理大量数据的流程结合起来。

    • SmartIndustry 指出,CC-Link IE 以以太网络标準 IEEE802.3为基础,可支持环形、线形和星形拓朴结构。 目前采用工业以太网络的一大疑虑,在于网络安全。 尽管使用网络科技可以为制造业带来许多益处,但它 也带来许多威胁。有些工业以太网络协定是以标準的 TCP/IP(UDP/IP)为基础,但这会有许多安全弱点。

    • CC-LinkIE结合开放系统互联网的实体与数据链接 层,从网络到应用层都属于开放协定。这是一个开放、 但受到控制的基础,CLPA协会成员可以使用,但可以降低非授权使用的机率。

    •另一个疑虑,则是与 TCP/IP(UDP/IP) 的兼容性问题。尽管目前的网络设计,会因为考虑安全和性能而图1:数据量、连接性、计算能力的迅速提高,人工智能、增强现实和机器人技术的持续迭代,有效利用物联网产生的数据采用网络隔离,但有时仍需要没有控制的网络。 CCLinkIE 支持跨网络 TCP/IP(UDP/IP) 数据封包,让流量通过CC-LinkIE系统进行传输。

     

    图 1: 数据量、连接性、计算能力的迅速提高,人工智能、增强现实和机器人技术的持续迭代,有效利用物联网产生的数据

    CC-LinkIE采用通用存储器的模式。所有网络上的装 置,都佔用控制器一部份的存储器;要让它们彼此沟 通,只要改变相关装置某个区域的数值,该网络通会 透过标準的循环通讯,自动处理流量。 CC-LinkIE可 以协助制造业者得到连网带来的益处,更好的网络效 能,可以带来更完整的控制、更快速且大量的数据传 输、以及更加的安全。在制造业追求工业4.0的同时, CC-LinkIE将扮演非常重要的关键角色。
    随着计算机信息网络技术的飞速发展,以PLC为核心 的工业控制系统也向着大规模与网络化方向发展。与 此相对应,工业控制网络产品也越来越丰富,可以构 成各种档次的网络系统,以适用于各种层次的工业自 动化网络的不同需求。其最具代表性的三种网络为: 信息与管理层的以太网(Ethernet)、管理与控制层的 局域令牌网(ELSECNET/H)、CC-Link开放式现场总线 设备网,而以CC-Link开放式架构,尤其优越。

    CC-Link 网络的特点

    CC-Link(Control & Communication Link,控制与通信链路系统),是一种开放式现场总线,其数据容量大, 通信速度多级可选择,而且它是一个以设备层为主的 网络,同时也可覆盖较高层次的控制层和较低层次的 传感层。一般情况下,CC-Link整个一层网络可由1 个主站和64个从站组成。网络中的主站由PLC担当, 从站可以是远程I/O模块、特殊功能模块、带有CPU 和PLC本地站、人机界面、变频器及各种测量仪表、 阀门等现场仪表设备。且可实现从CC-Link到AS-I总 线的联接。 CC-Link具有高速的数据传输速度,最高 可达10Mb/s。

    CC-Link的底层通信协议遵循RS485,一般情况下, CC-Link主要采用广播-轮询的方式进行通信,CCLink也支持主站与本地站、智能设备站之间的瞬间通信。 2005 年 7 月 CC-Link 被中国国家标準委员会批准为中国国家标準指导性技术文件。

    CC-Link目前在各个行业中都有比较广泛的运用基本 的架构图如下图: 事实上,越来越多对CC-Link的应用已经证明,利用 CC-Link开发的网络控制系统具有实时性、开放性、 保护功能齐全、通信速率快、网络先进、布线方便等 优点,有利于分散系统实现集中监控,提高系统自动 化水平,减轻工人劳动强度,减少事故率,提高设备 的使用壽命,节能降耗,提高效率,降低了成本。

    波菲格(上海)国际贸易有限公司/ 台湾欧迪尔股份有限公司
    於1995年创立於台湾,主要从事自动化的外围设备, 端子台、传输线及自动化控制的教学机制作。为强化 与各客户之间良好的合作关系及默契,及提高服务品 质及效率,本公司更扩大与各大自动化厂,IT产业厂 之业务,於2004年创立了上海分公司,就近为大中 国地区的台资、中资、外资企业服务,公司到受广大 客户群的支持与肯定,相信在未来的国际市场上更能 发辉我们的企业理念及服务精神,深信本公司优良的 服务团队和健全的经营体系,未来必能提供客户最优良的产品与服务品质波菲格产品介绍:

    图 2: 波非格自主研发之 CC-LINK 远程 I/O

    图 3: 通过 CC-Link 协会的认证

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