CLPA協(xié)會全球事務(wù)局長川副真生

TSN帶來IT與FA的融合

談到近年來工控市場對以太網(wǎng)總線技術(shù)的接受程度日益升高，川副真生先生認為這主要源于兩方面的原因，“一是，隨著生產(chǎn)現(xiàn)場的機器設(shè)備開始朝著智能化方向發(fā)展，使得對于海量數(shù)據(jù)的高速采集和傳輸要求越來越普遍，以往的串行通信現(xiàn)場總線技術(shù)已經(jīng)無法滿足這一需求，而需要借助基于以太網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu)的技術(shù)方案（傳輸速率可達10Gbps）；二是，在邁向工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）時代的過程中，IT和FA（生產(chǎn)現(xiàn)場）的融合顯得越來越重要，在IT的世界里，通常是以以太網(wǎng)技術(shù)為標準，為了促進兩者之間的整合，目前在FA領(lǐng)域里，基于以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方案得到了用戶更多的青睞?！?/p>

以太網(wǎng)技術(shù)的引入，為傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了顛覆性的革新。同時，川副真生先生進一步指出，由于工業(yè)控制通信尤為強調(diào)高實時性、高精度的特點，普通以太網(wǎng)還難以確保達到這些性能要求，所以仍然需要利用FA工業(yè)以太網(wǎng)，并借助TSN（TimeSensitiveNetworking時間敏感網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)，作為標準以太網(wǎng)的補充，來實現(xiàn)控制信息通信（實時性）和管理信息通信（非實時性）的融合——TSN技術(shù)也因此進入到工業(yè)制造領(lǐng)域。

智能制造需要在生產(chǎn)現(xiàn)場使用到大量的各類傳感器和視覺檢測儀器，采用TSN技術(shù)，能夠簡單、方便地將這些傳感器、攝像機等基于標準以太網(wǎng)的設(shè)備接入到工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)之中，實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場海量數(shù)據(jù)的高速采集，并與上位控制系統(tǒng)、邊緣計算層以及IT系統(tǒng)形成縱向融合；還能在設(shè)備之間、加工精度等方面實現(xiàn)廠內(nèi)的橫向融合，大大加快了更具自主能力的智能工廠的建設(shè)速度。

當前，工業(yè)以太網(wǎng)市場風(fēng)起云涌，對此，川副真生先生說道：“為了應(yīng)對不同應(yīng)用行業(yè)的需求變化，為他們提供適合的工業(yè)以太網(wǎng)方案，競爭是必要的，但與此同時，不同技術(shù)之間也可以進行合作。例如基于TSN，就可以成為不同工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、IT技術(shù)合作的基礎(chǔ)，在TSN的硬件層、網(wǎng)絡(luò)交換機等部分展開合作，以降低系統(tǒng)的綜合使用成本，保證網(wǎng)絡(luò)性能的最優(yōu)化?！?/p>

CC-LinkIETSN：開放、融合

2018年11月，CLPA協(xié)會在德國紐倫堡展上隆重發(fā)布了新一代開放式工業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標準CC-Link  IE  TSN；2019年2月、3月，在北京和廣州國際工業(yè)自動化技術(shù)及裝備展上，CC-Link IE TSN正式亮相中國市場——工業(yè)通信迎來了一個嶄新的時代。

“CC-Link IE TSN在全球率先將千兆以太網(wǎng)帶寬與TSN技術(shù)相結(jié)合，建立起一個更為開放、高效、工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，并使CC-LinkIE協(xié)議具有嶄新的特性和功能，”川副真生先生介紹道，“TSN由一系列國際通信標準與規(guī)范所組成，其中包含兩個重要的標準規(guī)范：即精確時鐘同步IEE802.1ASrev以及時間感知調(diào)度程序IEEE802.1Qbv，通過采用這些技術(shù)標準，保證了控制數(shù)據(jù)通信傳輸?shù)母邔崟r性，并且支持不同通信協(xié)議在同一網(wǎng)絡(luò)中的傳輸?！?/p>

特別是針對運動控制行業(yè)，CC-Link IE TSN標準在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)充分利用時鐘同步，在規(guī)定時間主從站之間雙向同時發(fā)送通信幀，縮短了循環(huán)數(shù)據(jù)的更新時間，因而大幅度減少了通信周期。

此外，在CC-Link IE TSN中，還能夠為重要的控制通信（循環(huán)通信）提供優(yōu)先等級，充分保證了高速、高精度實時控制的實現(xiàn)。

另一方面，基于CC-Link IE TSN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標準，在同一個網(wǎng)絡(luò)中，工業(yè)以太網(wǎng)與其它開放式網(wǎng)絡(luò)、以及IT系統(tǒng)可以共存，從而實現(xiàn)FA與IT的有效融合，使得制造業(yè)各種各樣的應(yīng)用軟件能夠被方便地接入和運用。

開放、融合已成為現(xiàn)階段工業(yè)自動化的重要發(fā)展趨勢之一，作為新一代開放式工業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標準，也意味著CC-Link IE TSN將會把更多的合作企業(yè)聯(lián)系一起，共同提升不同網(wǎng)絡(luò)之間的連接性和互操作性。

為了給最終用戶提供豐富的產(chǎn)品群，為了讓廠家更容易開發(fā)兼容產(chǎn)品，據(jù)介紹，目前CLPA正聯(lián)合包括三菱電機在內(nèi)的一批合作企業(yè)陸續(xù)推出基于CC-Link IE TSN標準的各類硬件、軟件開發(fā)工具。其中包括：專用ASIC/FPGA嵌入式高性能芯片、主/從站硬件及軟件、TSN網(wǎng)絡(luò)交換機等等，以此強化對設(shè)備開發(fā)廠商的技術(shù)支持力度，協(xié)助他們在較短的時間內(nèi)，以低投入成本開發(fā)出各類CC-Link IE TSN協(xié)議標準的相關(guān)產(chǎn)品。

另據(jù)了解，自2018年11月CC-Link IE TSN協(xié)議標準公布之后，參與的合作企業(yè)已超過50家，預(yù)計從2019年春天起，將陸續(xù)發(fā)布各類軟硬件開發(fā)工具和CC-Link IE TSN相關(guān)產(chǎn)品。

為智能工廠增值、賦能

“當今中國工業(yè)自動化的發(fā)展速度可謂一日千里，智能工廠建設(shè)正處于剛剛起步的階段，智能化生產(chǎn)對海量數(shù)據(jù)（如高清圖像、視頻等）采集、分析、處理、傳輸、運用的需求愈加迫切，CC-Link IE TSN協(xié)議標準的推出，正是為了同時滿足智能工廠對實時收集生產(chǎn)現(xiàn)場信息，以及實現(xiàn)高精度加工制造這兩方面的要求?！贝ǜ闭嫔壬f道。

據(jù)介紹，除CC-LinkIE協(xié)議家族應(yīng)用較具優(yōu)勢的汽車、液晶等行業(yè)之外，對運動控制性能要求較為嚴苛的半導(dǎo)體、鋰電池生產(chǎn)設(shè)備等行業(yè)也是CC-Link IE TSN協(xié)議標準重點開拓的領(lǐng)域。CC-Link IE TSN將幫助這些高端制造裝備行業(yè)在應(yīng)用技術(shù)和解決方案上實現(xiàn)全方位的提升，進而搶占工業(yè)4.0時代的先機。

從產(chǎn)業(yè)鏈的角度，川副真生先生詳細分析了CC-Link IE TSN工業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標準將為設(shè)備開發(fā)廠商、系統(tǒng)集成商所帶來的價值增值。首先，對于設(shè)備開發(fā)商來說，CC-Link IE TSN能夠豐富他們的設(shè)備開發(fā)手段，縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，提升機器的整體性能，并且隨著CC-Link IE TSN標準的日漸普及，協(xié)助他們擴大在全球范圍內(nèi)的商業(yè)機會。

其次，對于系統(tǒng)集成商而言，CC-Link IE TSN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標準實現(xiàn)了控制通信和信息通信的融合，可進行不同網(wǎng)絡(luò)之間的整合，系統(tǒng)構(gòu)成的自由度增加，可以選擇連接更為廣泛的兼容產(chǎn)品，且各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間可共用同一條電纜，大幅降低了配線成本。另外，值得一提的是，由于同時連接在CC-Link IE TSN網(wǎng)段中的所有設(shè)備具有相同的時間戳記錄歷史數(shù)據(jù)，可用于分析軟件中，因此當發(fā)生異常情況時，能夠?qū)⑸a(chǎn)現(xiàn)場的信息和正確的時間戳信息與IT系統(tǒng)相聯(lián)，通過多樣的診斷方法、擴大診斷范圍等措施迅速進行原因分析和系統(tǒng)復(fù)位，提高設(shè)備狀態(tài)預(yù)測和保全的精度，協(xié)助系統(tǒng)集成商提高整體解決方案的附加價值。

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)是邁向智能制造的第一步。著眼于未來制造業(yè)海量數(shù)據(jù)的采集、分析和利用，CC-Link IE TSN協(xié)議標準將千兆以太網(wǎng)帶寬與TSN技術(shù)相結(jié)合，為工業(yè)互聯(lián)世界開辟出一條新的道路。沿著開放與融合的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，CLPA正與外部多個組織一道，共同推動建立以TSN為基礎(chǔ)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；而在運動控制領(lǐng)域，CLPA也將積極與業(yè)內(nèi)企業(yè)展開合作，協(xié)助開發(fā)更為豐富的驅(qū)動、運動控制產(chǎn)品線陣容，助力加速中國制造業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型升級進程。

（CC-LinkIETSN亮相中國）

《BOX》資料鏈接

CC-Link協(xié)會（CLPA）是推進開放式網(wǎng)絡(luò)CC-Link協(xié)議家族的全球組織，全面支持合作伙伴開發(fā)兼容產(chǎn)品，在全球設(shè)立了11家機構(gòu)和6家一致性測試中心。截至2019年1月底，CC-Link協(xié)議家族通過認證的兼容產(chǎn)品約1904種，會員單位發(fā)展至3458家。標準活動不斷取得進步，其中2017年CC-LinkIE獲得GB/T33537.1-3-2017，2018年2月CC-LinkIESafety獲得GB/Z37085-2018。未來，CC-Link協(xié)會將積極推進CC-LinkIETSN普及和標準化。

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