Отворена интегрирана мрежа на ниво производствено предприятие
Работата в отворена интегрирана мрежа, базирана на TSN* (Time Sensitive Networking) технологията за синхронизиране на времето, прави възможно събирането на данни в реално време от полевото оборудване и изпращането им към IT системите.
Платформата CC-Link IE TSN поддържа TCP/IP комуникации и ги адаптира към индустриалните архитектури посредством синхронизиране на времето, което позволява обмен на данни в реално време. Гъвкавата системна топология и усъвършенстваните функции за конфигуриране и отстраняване на проблеми правят CC-Link IE TSN отлично решение за изграждане на IIoT инфраструктура в производствените предприятия.
*TSN: Времечувствителни мрежи с метод за синхронизиране на времето
*IIoT: Industrial Internet of Things
- Какво представлява Time Sensitive Networking (TSN)?
Абревиатурата TSN в превод означава "времечувствителни мрежи" и представлява дефинирана от Института на инженерите по електротехника и електроника (IEEE) технология за детерминистично изпращане и получаване на съобщения чрез стандартна Ethernet връзка. Това е възможно благодарение на методите за времева синхронизация (съгласно IEEE 802.1AS) и времево споделяне (съгласно IEEE 802.1Qbv). Чрез добавянето на тези стандарти към Ethernet свързаността могат да бъдат комбинирани комуникацията в реално време за целите на управлението на промишлени системи и традиционният обмен на данни, който по същество е отложен във времето. Това не би било възможно само с помощта на конвенционална Ethernet свързаност.
- Производителност
Технологичните тенденции в модерното производство стимулират внедряването на изкуствен интелект и прогнозна поддръжка, за да се гарантират едновременно висока производителност и оптимално качество. Това изисква високоскоростни комуникации и детерминистично управление на големи масиви от данни при изпращането им към IT системите. Иновативната комуникационна технология на CC-Link IE TSN увеличава производителността на платформата при обмен на данни, позволява изключително прецизно управление на движението, както и високоскоростен контрол чрез входно-изходни модули, без това негативно да повлияе работните резултати на системата.
- Интелигентност
Интелигентните мрежи, които поддържат индустриални комуникации с цел постигане на лесна конфигурация на устройствата и пълноценна прогнозна поддръжка, са ключов елемент от ефективните производствени системи. CC Link IE TSN разполага със софтуер за диагностика от трети страни, който позволява отстраняване на проблеми при мрежовите устройства (включително стандартни Ethernet модели). Различните нежелани мрежови събития и грешки се етикетират съобразно часа на възникване, което прави възможна адекватната оценка на реалните причини за тях. В допълнение, автоматичното генериране на мрежови системни архитектури и параметри улеснява въвеждането в експлоатация.
- Свързаност
CC-Link IE TSN е ключово решение за осъществяване на комуникация в реално време в производствените системи на базата на TCP/IP-съвместими Ethernet-базирани мрежи. Платформата позволява интеграцията на мрежи от трети страни и стандартни Ethernet устройства, например сензори за машинно зрение и безжични рутери, като разполага и с множество възможности по отношение на топологията, осигуряващи високомащабируеми и гъвкави системни архитектури.
- Ускорена обработка благодарение на високоскоростно сканиране на връзката
Усъвършенстваният протокол, интегриран в CC-Link IE TSN, се допълва от функционалността на метода за споделяне на времето, който прави възможни двупосочните комуникации между мрежовите станции. Това позволява изключително кратки времена на комуникационните цикли (31,25 μs) и високоскоростна обработка – до 16 пъти по-бърза в сравнение със стандартната. В резултат се постига бързо и прецизно управление на движението. Производителността същевременно също се увеличава, благодарение на значителното нарастване на контролния капацитет на платформата, който от своя страна съкращава общото време за обработка.
*1. Сравнение със CC-Link IE Field Motion
*2. Сравнение със CC-Link IE Field Network
- Детерминистично управление и при комбиниране с TCP/IP комуникации
Детерминистичната производителност на цикличната комуникация се запазва дори при смесване с данни с по-ниска скорост на трансфер (които не се изпращат в реално време). Това прави възможно използването на TCP/IP комуникационни устройства без компрометиране на общия контролен капацитет.
- Оптимален контрол при съчетаване на устройства с различни комуникационни цикли
3. дефинирани точки на комуникационния цикъл
Устройствата за високоскоростна комуникация, които са отлично решение за бързо и прецизно управление, и устройствата с по-дълги времена на реакция, оптимални за мониторинг, могат да бъдат лесно свързвани с един и същи кабел чрез сортиране на комуникационните им цикли според скоростта. Това максимизира производителността, като позволява използването на оптимални по времетраене цикли на комуникация на база характеристиките на отделните устройства – например отдалечени станции, които изискват високоскоростно управление и станции за мониторинг, които работят при по-ниски скорости на трансфер на данни.
- Високопрецизно синхронизирано управление
• Прецизност на синхронизация: ±1µs
• Макс. брой синхронизирани оси: 256
Сервоусилватели и други "slave" станции могат да бъдат свързвани в една и съща мрежа, което позволява синхронизирано управление на движението на серводвигатели и "slave" оборудване.
- Автоматично генериране на мрежови параметри
Автоматичното генериране на системни параметри е относително лесно – изисква се единствено инсталиране на софтуер за проектиране в мрежовата "master" станция. Новите параметри се отчитат автоматично дори при смяна на системната конфигурация, което намалява времето, необходимо за настройка на мрежата.
- Лесно отстраняване на проблеми с помощта на Ethernet-базирани диагностични инструменти от трети страни с поддръжка на SNMP
Конвенционалният софтуер за Ethernet диагностика, съвместим с SNMP*, може да бъде използван за мониторинг на мрежови CC-Link IE TSN и Ethernet устройства. В допълнение към осигуряване на детайлна диагностична информация за поддържаните от CC-Link IE TSN устройства, е възможно прилагането и на диагностичен анализ и мониторинг на ниво система в рамките на цялата мрежа.
*SNMP: Simple network management protocol
- Анализ на причините за грешки с високопрецизна времева синхронизация
Високопрецизната времева синхронизация (в диапазона ±1μs) и всяка мрежово свързана станция, споделяща информация с времеви етикети при устройствата до 1 ms, оптимизират системната диагностика и отстраняването на проблеми посредством функцията за последователен анализ на мрежовите станции. Хронологичната справка за грешките се визуализира в последователен ред на базата на времевите етикети, а това позволява прецизен анализ на причините за тези грешки спрямо реалното време, в което са възникнали.
- Комбиниране с комуникационни решения в сферата на безопасността
CC-Link IE TSN позволява управление на комуникации с висока и стандартна степен на безопасност, като допринася за изграждането на гъвкава система, в която комуникационните потоци във връзка с безопасността могат лесно да бъдат интегрирани в основната мрежа за управление. Налице са и функции за мониторинг на безопасността (като STO, SS1, SS2, SOS, SLS, SBC, SSM), които са приложими при различни устройства за управление на задвижване в мрежата.
*При комбиниране на устройства със скорост на пренос от 100 Mbps с такива с 1 Gbps в рамките на една и съща мрежа, се препоръчва свързване на елементите от първия тип (100 Mbps) след елементи от втория тип (1 Gbps), които са от клас B.
- Най-актуалната функционална версия благодарение на регулярни ъпдейти на фърмуера
Съвместимите със CC-Link IE TSN устройства подлежат на регулярни ъпдейти, за да се гарантира, че потребителят използва най-актуалните версии на функционалните модули.
*За да се възползвате от инструмента CC-Link IE TSN Firmware Update и съответните файлове с ъпдейти на фърмуера, се свържете с местен търговски офис или представител на Mitsubishi Electric.
- Възможности за комбиниране на управление в реално време и TCP/IP комуникация
Поддръжката на стандартна Ethernet свързаност позволява различни мрежово съвместими устройства и софтуерни инструменти за диагностика да бъдат използвани със CC-Link IE TSN, осигурявайки интегрирана мрежова инфраструктура с улеснена поддръжка. Ethernet комуникациите, които поддържат TCP/IP-базиран обмен на данни (например на събрана и анализирана от периферни (edge) устройства и IT системи информация), могат да бъдат комбинирани по един и същи кабел с комуникационните потоци за управление в реално време на CC-Link IE TSN.
- Лесна замяна на "slave" устройства
Параметрите на мрежовите станции, които се съхраняват в централния процесор, автоматично се разпределят към "slave" модули при инициализиране на мрежата и при повторно свързване на станциите с прекъсната връзка. Не е необходима индивидуална регистрация на параметрите на всяка станция след подмяна на "slave" устройствата.
- Гъвкава системна конфигурация в множество топологии
Платформата поддържа линейна архитектура, както и топологии тип "звезда" и "пръстен", което позволява гъвкава системна конфигурация. Линейната топология е препоръчителна за високоскоростни и високопроизводителни приложения в сферата на управлението. Тя се изгражда посредством конфигуриране на дадена система само с CC-CC IE TSN-съвместими "slave" устройства, без допълнителни разклонителни линии. Звездовидната архитектура е за сценарии, в които приоритет е високата гъвкавост на системната конфигурация. В зависимост от спецификациите на Ethernet суичовете, "slave" устройствата могат да бъдат лесно разпределени така, че да се постигне желаната топология. Пръстеновидната топология е отлично решение за системи, които изискват висока надеждност. Обменът на данни може да бъде поддържан и с конвенционални станции – дори при прекъсване на кабелната връзка или възникване на грешка в някоя от "slave" станциите.
- Високомащабируема система, която оползотворява най-добрите в класа си устройства
Платформата позволява имплементирането на високопроизводителни устройства, базирани на специален ASIC/FPGA (Field Programmable Gate Array/Application Specific Integrated Circuit) микрочип, както и на бюджетни устройства посредством стек със софтуерни протоколи върху стандартен Ethernet чип.
| Item | Configuration 1 | Configuration 2 | Configuration 3 | Configuration 4 |
|---|---|---|---|---|
| System configuration |  |
|
 |
 |
| Скорост на предаване | ||||
| 1 Gbps | ● | ● | ● | ● |
| 100 Mbps | ● | ● | ● | ● |
*1. "Мaster/slave" хардуер: разработка върху специализиран LSI (ASIC, FPGA) микрочип
*2. "Мaster/slave" софтуер: разработка, базирана на стек от софтуерни протоколи, върху стандартен Ethernet чип
- Системна конфигурация
- Гъвкава IIoT системна конфигурация
CC-Link IE TSN комбинира метода за сихронизиране на времето с TCP/IP комуникации, което позволява смесване на информационен обем извън реално време с Ethernet трансфер по един и същи кабел. Така TCP/IP устройства могат безпроблемно да бъдат използвани в мрежата, без да се компрометира детерминистичната комуникация в реално време, а това осигурява по-голяма гъвкавост при свързването на машини и оборудване.
- Подобрена производителност
Подобрената комуникационна производителност позволява по-кратко времетраене на производствените цикли. В сравнение с конвенционалните конфигурации, добавянето на допълнителни оси за управление и отдалечени входно-изходни модули улеснява контролните процеси. В допълнение, чрез поддръжка както на устройства за високоскоростна комуникация, така и на такива за нискоскоростна, се постига оптимална продължителност на комуникационните цикли в зависимост от спецификациите на конкретното устройство.
- Намалени разходи за въвеждане в експлоатация, инженеринг и поддръжка
Благодарение на поддръжката на SNMP може да бъде използван и конвенционален софтуер за Ethernet диагностика с цел улеснено идентифициране на мрежови грешки в CC-Link IE TSN и Ethernet устройства. Вградените таймери на устройствата могат да бъдат синхронизирани до микросекундата, което позволява хронологичен запис на събития и лесно идентифициране на причините за възникване на дадена грешка.
- Разнообразни развойни методи с поддръжка на различни устройства
Разработката на продукти за доставчици в партньорската мрежа на CC-Link IE TSN е значително опростена благодарение на множеството налични възможности. Сред тях са специализиран развоен инструмент за устройства с ASIC/FPGA чип, които изискват висока производителност, както и стек от софтуерни протоколи, подходящ за бюджетни устройства, които могат да използват и Ethernet чип с по-общо предназначение за мрежова имплементация.
