Über die CC-Link Netzwerkfamilie

Einführung in CC-Link IE TSN

CC-Link IE TSN fügt TSN hinzu, um Offenheit zu erhöhen und die Leistungsfähigkeit und Funktionalität weiter auszubauen.

• Wesentliche Aspekte für die Schaffung smarter Fabriken umfassen das Sammeln von Echtzeitinformationen aus Produktionsprozessen, die Verarbeitung über Edge-Computing und die anschließende nahtlose Übertragung an IT-Systeme.
• Für die Realisierung einer „Smart Factory“ sind Produktivitätssteigerung durch höhere Anlagenleistung und bessere Funktionalität sowie hochentwickelte Motion-Steuerungen unerlässlich. Dies gilt insbesondere für innovative Branchen wie die Halbleiter- und Batterieherstellung.
• CC-Link IE TSN baut auf den Vorteilen von CC-Link IE auf, indem es die Kommunikationsfunktionen und die Synchronisationsgenauigkeit verbessert. Die Nachfrage nach TSN-Unterstützung wird daher weiter zunehmen, da diese Technologie es ermöglicht, verschiedene Netze auf derselben Hauptleitung zu kombinieren und Echtzeitkommunikation durch Zeitsynchronisation zu liefern. Damit sind nun hochentwickelte Motion-Steuerungen möglich.
• CC-Link IE TSN ermöglicht eine nahtlose, reibungslose Verbindung von übergeordneten IT-Systemen zu OT-Systemen an Produktionsstätten und ermöglicht so den erweiterten Einsatz einer Vielzahl von Anwendungen in der Fertigung.

Technischer Überblick und Nutzung der offenen Technologie

• Das Protokoll von CC-Link IE TSN verwendet die Schichten 3 -7 des OSI-Referenzmodells, das auf der TSN-Technologie in Schicht 2 aufbaut.

• Herkömmliches CC-Link IE verwendet die Token-Passing Methode. Nachdem eine Station ihre eigenen Daten übertragen hat, gibt sie das Übertragungsrecht, das Token, an die nächste Station weiter.
• CC-Link IE TSN verwendet eine gemeinsame, im gesamten Netzwerk synchronisierte Zeit. Die Ein- und Ausgangskommunikations-datenrahmen werden zu einer festen Zeit in beide Richtungen gleichzeitig übertragen. Die Kombination dieses Verfahrens mit TSN verkürzt die Aktualisierungszeit der zyklischen Netzwerkdaten.

• Mit der Verwendung von CSP+ unterstützt CC-Link IE TSN die CANopen-Geräteprofile. So kann beispielsweise die Kommunikationskonfiguration von Antrieben nach der internationalen Norm IEC61800-7 (CiA402) ausgeführt werden.

• Weit verbreitete IT-Netzwerküberwachungs-Tools wie das Simple Network Management Protocol (SNMP) werden von CC-Link IE TSN zur Fehlerdiagnose von Netzwerkgeräten unterstützt. Die Struktur und die statistischen Informationen von CC-Link IE TSN sind als Extend MIB (Management Information Base) definiert und die Netzwerkdiagnose ist mittels üblicher SNMP unterstützenden Tools möglich.

Eigenschaften

• Durch die hohe Priorität der zyklischen Kommunikation für die Gerätesteuerung und die bevorzugte Zuweisung der Bandbreite gegenüber der Datenkommunikation bietet CC-Link IE TSN eine Netzwerkumgebung, die Daten mit IT-Systemen austauscht und Systemgeräte mit zyklischer Echtzeitkommunikation steuert.
• Geräte mit UDP- oder TCP-Kommunikation (z. B. Bildverarbeitungssysteme) können zur hochgenauen Überwachung, Diagnose und Analyse an das Netzwerk angeschlossen werden.

• CC-Link IE TSN unterstützt auch SNMP. Mit einem universellen SNMP-Monitoring-Tool können sowohl CC-Link IE TSN-Geräte als auch IP-Kommunikationsgeräte wie Switches und Router gemeinsam analysiert werden.
• Das Zeitsynchronisationsprotokoll von CC-Link IE TSN ermöglicht die Korrektur von Zeitunterschieden im Netzwerk, um eine hochpräzise Zeitsynchronisation durchzuführen. Da eine Synchronisation in Mikrosekunden möglich ist, können hochauflösende Betriebsprotokolle erstellt werden, um Netzwerkfehler chronologisch zu verfolgen und zu diagnostizieren.
• Es können auch Produktionsstättendaten und genaue Zeitdaten an IT-Systeme weitergegeben werden. Die KI-gestützte Datenanalyse kann damit durch vorbeugende Instandhaltung weitere Prozessverbesserungen erzielen.

• CC-Link IE TSN ermöglicht schnelle Kommunikation mit weniger als 31.25μs durch den Einsatz eines Zeittrigger-Verfahrens und einer bidirektionalen simultanen Kommunikation. Dies minimiert nicht nur die Gesamtzykluszeit, selbst wenn die Erweiterung der Produktionslinie das Hinzufügen von Sensoren oder Servoachsen erfordert, sondern bietet auch einen Zykluszeit-Leistungsvorteil gegenüber herkömmlichen CC-Link IE-Netzwerken.
• CC-Link IE TSN kann auch mehrere Kommunikationszyklen im selben Netzwerk verwenden. Damit ist es möglich, den Kommunikationszyklus für jede Gerätecharakteristik zu optimieren. Dadurch kann jedes Gerät mit maximaler Kommunikationseffizienz arbeiten und die Produktivität des gesamten Systems wird gesteigert.

• CC-Link IE TSN unterstützt die Implementierung auf Hard- und Software-Plattformen. ASIC- und FPGA-basierte Hardware-Methoden werden unterstützt. Darüber hinaus ist die Entwicklung mit Software-Protokollstapeln auf einem universellen Ethernet-Chip auch für Master- und Slave-Geräte möglich. In allen Fällen werden 100Mbit und 1Gbit physikalische Schichten unterstützt.
• Diese Flexibilität ermöglicht es Geräteherstellern, Produkte mit den optimalsten Methoden zu entwickeln und gleichzeitig die Markteinführungszeit zu verkürzen. Daraus resultiert eine größere Produktpalette für den Endanwender.

Anwendungsfälle

• Ermöglicht smarte Fabriken durch die Integration von IT-System-Datenkommunikation und anderen offenen Protokollen im selben Netzwerk unter Echtzeitsteuerung.

• Durch die Verwendung von CC-Link IE TSN-kompatiblen Servoverstärkern und industrieller Bildverarbeitung ermöglicht die Zeitsynchronisation dem Bildverarbeitungssystem die genaue Erfassung der Werkstückposition, während es sich bewegt. Dadurch werden eine deutliche Verkürzung der Zykluszeit und eine Reduzierung der Verdrahtung ermöglicht.
• Auch bei der Übertragung von Bildern mit großem Datenvolumen aus Bildverarbeitungssystemen per IP-Kommunikation ist es möglich, ein einziges Netzwerksystem mit reduzierter Verdrahtung aufzubauen, ohne die Servosteuerung zu beeinträchtigen.