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業界如何看待 CC-Link 的千兆 TSN 以太網協議?

時間:2019-06-21來源:智造商麥總mcrazy

導語:提到時間敏感網絡TSN,很多人可能會覺得這項技術離我們還遠著呢。可大家知道嗎,業界號稱首個千兆TSN以太網協議CC-LinkIETSN早在去年年底就已經發布了,相關廠家還在之后推出了一票基于該協議的新產品,比如:MR-J5伺服系統...。換句話說,TSN其實已經在我們身邊了。

提到時間敏感網絡TSN,很多人可能會覺得這項技術離我們還遠著呢。可大家知道嗎,業界號稱首個千兆TSN以太網協議CC-LinkIETSN早在去年年底就已經發布了,相關廠家還在之后推出了一票基于該協議的新產品,比如:MR-J5伺服系統...。換句話說,TSN其實已經在我們身邊了。

那么應該如何看待CC-Link協會(CLPA)這個新的TSN協議?它與之前的工業以太網協議(如:CC-LinkIE...)相比有著怎樣的差別?以及它未來落地普及的前景又如何呢?本期,就和大伙分享下個人的一點看法。

首先我們知道,CLPA在2007年曾發布了一種基于以太網、支持1Gbps高速通信的工業通訊協議CC-LinkIE。記得之前一篇名為「起底CC-Link大家族」的推文中曾經和大家提到過,當時為了應對工業網絡在不同層級中的應用需求,CC-LinkIE其實是分為Control、Field和Safety...等好幾種的,Control用于控制層,Field用于現場設備層,Safety則用于安全控制,而為了實現運動控制,Field還有一個單獨的分支FieldMotion。

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再來簡單看一下此次CC-LinkIETSN的協議架構。按照CLPA官方的說法,CC-LinkIETSN是以CC-LinkIE為基礎的,在第二層引入了TSN時間敏感網絡技術。基于這樣的表述,我們大致可以對CC-LinkIETSN做出這樣的研判:

  1. 基于以太網的CC-Link工業網絡通訊技術,能夠達到1Gbps的傳輸速率和帶寬容量;

  2. 采用時間敏感機制,能夠在網絡通訊中實現數據傳輸的實時性、確定性;

  3. 數據鏈路層采用獨立于產品供應商的第三方協議標準,有著未來與其他工業以太網兼容互操作的技術基礎;

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不難看出,新的CC-LinkIETSN協議其實是兼顧了網絡通訊在大容量、高帶寬和實時確定性方面的需求。

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同時,我們需要注意到,盡管同樣具備1Gbps的帶寬速率,但由于CC-LinkIETSN是以TSN的時間分割方式作為通信機制的,相比CC-LinkIE的令牌機制,其網絡通訊的效率是會高出不少的,在性能上可以說是已經完全覆蓋了之前的IEControl和IEField甚至IEFieldMotion。

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從這個意義上說,CC-Link組織應該是希望用一種新的更加通用的網絡技術,來整合替代之前多種工業總線協議。

而這種以太網協議的整合,對于制造系統的網路通訊架構來說,將會帶來的轉變也是顯而易見的。

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基于CC-LinkIE協議的系統網路,仍然是通過不同的網絡協議“嫁接”起來的;而采用CC-LinkIETSN后,由于同時具備了高速大帶寬和實時確定性的特性,網絡不同層級、各種控制策略和應用類型的設備是可以通過以太網交換機整合在一個以太網系統中的,這將有機會為制造系統帶來從控制層到現場設備之間的集成與融合,提升跨系統信息交互和實時互操作的易用性和整體性能。

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比如,從設備底層元件獲取大量用于在邊緣側或云端進行分析預測的實時運行數據,將變得非常簡單,同時在數據傳輸的實時性和速率頻度上也會提升不少;

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再比如,設備間的跨系統實時互操作,例如:視覺、機器人、數控加工與通用運動控制...之間的同步邏輯,僅通過基于TSN網絡通訊的實時數據交互即可實現,無需再使用專門的控制線路聯接。

顯然,要實現上述應用場景,一個重要前提就是網絡系統中各區域設備都必須支持CC-LinkIETSN,或者能夠與之兼容。

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以目前所了解到的信息,三菱電機方面已經在今年3月宣布會在近期發布包括MELSERVO-J5和iQ-R運動控制模塊...等在內的共計102個搭載CC-LinkIETSN技術的自動化產品。目測三菱電機已經將CC-LinkIETSN的作為其今后自動化產品在總線端口上的主要選項了。

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同時,從去年該協議發布開始至今CLPA方面通過各大媒體和論壇所傳達出來的信息看,CC-Link組織正在試圖通過各種方式,向各類自動化組件供應商推廣新協議,希望他們能夠在新產品中使用CC-LinkIETSN技術。因此,如果這項技術得到有效推廣,未來我們應該有機會在市面上看到除了三菱電機以外更多支持CC-LinkIETSN的產品選項。

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另外,新協議中使用的TSN技術是以太網在數據鏈路層確保數據傳輸實時性與確定性的一組獨立于產品廠商和各(總線)協議組織的通用協議標準,而并非CLPA的專屬技術,因此CC-LinkIETSN其實已經在數據鏈路層具備了與其他工業以太網協議實現跨系統實時互操作的技術基礎了。

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而從我們目前掌握的信息看,除了CLPA,其他一些組織也將會陸續基于TSN推出類似的工業以太網協議,屆時,不同協議類型的設備網絡可能只需在應用層完成對交互數據的語義解析,就可以實現相互之間的各類實時互操作了。換句話說,今后若要實現上述跨網絡系統的實時互操作應用,系統中除了CC-LinkIETSN,也是可以接入不同協議類型的以太網設備的。從這個意義上說,此次CC-LinkIETSN的推出和一般意義上的網絡協議升級還是有很大差別的,它應該是可以被視為新一代工業總線通訊協議的。

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至于這項技術的落地普及,依我看來以下幾個方面的要素是值得我們在未來一段時間持續關注的:

■為CLPA和新協議背書的三菱電機在其中所起到的示范作用-這一方面是指其系統引入CC-LinkIETSN后在網絡通訊方面的綜合性能;另一方面則是它與業內友商合作時在業務模式上所表現出來的開放性和包容性;

■產品生態的發展狀況,比如:CLPA在產品開發和使用上給予用戶的支持力度、產品開發和應用的總體成本、協議體系內產品類別的多樣性以及相關品牌與用戶的應用體驗...

■與其他協議之間的兼容性和數據交互操作的易用性和性能表現;

■...

我們這個行業的事兒就是這樣,任何一項新技術的落地決策,都是需要抱有比較審慎的態度的。





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