■謝坤松/ 波菲格
CC-LinkIE 協定扮演工業4.0 發展關鍵角色
“工業4.0”概念包含了由集中式控制向分佈式增強型控制的基本模式轉變，目標是建立一個高度靈活的個性化和數字化的產品與服務的生產模式。在這種模式中，傳統的行業界限將消失，並會產生各種新的活動領域和合作形式。創造新價值的過程正在發生改變，產業鏈分工將被重組。
“工業4.0”項目主要分為三大主題：一是“智能工廠”，重點研究智能化生產系統及過程，以及網絡化分佈式生產設施的實現；二是“智能生產”，主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D 技術在工業生產過程中的應用等。
該計劃將特別注重吸引中小企業參與，力圖使中小企業成為新一代智能化生產技術的使用者和受益者，同時也成為先進工業生產技術的創造者和供應者；三是“智能物流”，主要通過互聯網、物聯網、物流網，整合物流資源，充分發揮現有物流資源供應方的效率，而需求方，則能夠快速獲得服務匹配，得到物流支持。
這三大主題都需要高速、穩定以及安全的智能神經網絡來支持與實現。不過隨著數據量、連接性、計算能力的迅速提高，人工智能、增強現實和機器人技術的持續迭代，想要充分實現投資回報，有效利用物聯網產生的數據，企業越來越需要一種能夠統一各種各樣的信息源和數據類型的新型智能網絡和物聯網平台。在智能工廠和工業4.0 的實現路徑中，最基礎的一個層次就是將工業機器人、數控機床、各種單機設備連入網絡，提取數據。由於出於安全方面的考慮以及缺乏數據提取的接口和平台，除了少數極為領先的工業企業之外，大多數的機械設備並沒有連接到上層信息系統而是散落在各種現場總線造就的孤島之中無法凝聚，而MES 和SCM 由於沒有觸及工廠底層的數據，形同虛設。
圖1: 數據量、連接性、計算能力的迅速提高，人工智能、增強現實和機器人技術的持續迭代，有效利用物聯網產生的數據
Gartner 的研究報告，工廠中每1 分鐘的故障停機，將造成20,000 美元的損失。另據思科此前的研究，通過將工廠中位於底層的單機設備聯網，可以將停機時間縮短50%，能耗降低20%，提升質量並減少50% 的產品缺陷，數據化對智能工廠的巨大潛力才剛剛露出冰山一角。在製造業追求工業4.0 的同時，CC-LinkIE 將扮演關鍵角色。 CC-LinkIE 是全球第一個、也是唯一的開放式高速網絡標準，其支持的效能是一般類似標準的10 倍，而且CC-LinkIE 最高帶寬達到1Gbps，可以將需要處理大量數據的流程結合起來。
- SmartIndustry 指出，CC-Link IE 以以太網絡標準IEEE802.3 為基礎，可支持環形、線形和星形拓樸結構。
目前採用工業以太網絡的一大疑慮，在於網絡安全。儘管使用網絡科技可以為製造業帶來許多益處，但它也帶來許多威脅。有些工業以太網絡協定是以標準的TCP/IP(UDP/IP) 為基礎，但這會有許多安全弱點。
- CC-LinkIE 結合開放系統互聯網的實體與數據連結層，從網絡到應用層都屬於開放協定。這是一個開放、但受到控制的基礎，CLPA 協會成員可以使用，但可以降低非授權使用的機率。
- 另一個疑慮， 則是與TCP/IP(UDP/IP) 的兼容性問題。儘管目前的網絡設計，會因為考慮安全和性能而採用網絡隔離，但有時仍需要沒有控制的網絡。 CCLinkIE支持跨網絡TCP/IP(UDP/IP) 數據封包，讓流量通過CC-LinkIE 系統進行傳輸。
CC-LinkIE 採用通用存儲器的模式。所有網絡上的裝置，都佔用控制器一部份的存儲器；要讓它們彼此溝通，只要改變相關裝置某個區域的數值，該網絡通會透過標準的循環通訊，自動處理流量。 CC-LinkIE 可以協助製造業者得到連網帶來的益處，更好的網絡效能，可以帶來更完整的控制、更快速且大量的數據傳輸、以及更加的安全。在製造業追求工業4.0 的同時，CC-LinkIE 將扮演非常重要的關鍵角色。
隨著計算機信息網絡技術的飛速發展，以PLC 為核心的工業控制系統也向著大規模與網絡化方向發展。與此相對應，工業控製網絡產品也越來越豐富，可以構成各種檔次的網絡系統，以適用於各種層次的工業自動化網絡的不同需求。其最具代表性的三種網絡為:信息與管理層的以太網(Ethernet)、管理與控制層的局域令牌網(ELSECNET/H)、CC-Link 開放式現場總線設備網，而以CC-Link 開放式架構，尤其優越。
CC-Link 網絡的特點
CC-Link(Control & Communication Link，控制與通信鏈路系統), 是一種開放式現場總線，其數據容量大，通信速度多級可選擇，而且它是一個以設備層為主的網絡，同時也可覆蓋較高層次的控制層和較低層次的傳感層。一般情況下，CC-Link 整個一層網絡可由1個主站和64 個從站組成。網絡中的主站由PLC 擔當，從站可以是遠程I/O 模塊、特殊功能模塊、帶有CPU和PLC 本地站、人機界面、變頻器及各種測量儀表、閥門等現場儀表設備。且可實現從CC-Link 到AS-I 總線的聯接。 CC-Link 具有高速的數據傳輸速度, 最高可達10Mb/s。
CC-Link 的底層通信協議遵循RS485，一般情況下，CC-Link 主要採用廣播- 輪詢的方式進行通信，CCLink也支持主站與本地站、智能設備站之間的瞬間通信。 2005 年7 月CC-Link 被中國國家標準委員會批准為中國國家標準指導性技術文件。
CC-Link 目前在各個行業中都有比較廣泛的運用基本的架構圖如下圖：
事實上，越來越多對CC-Link 的應用已經證明，利用CC-Link 開發的網絡控制系統具有實時性、開放性、保護功能齊全、通信速率快、網絡先進、佈線方便等優點，有利於分散系統實現集中監控，提高系統自動化水平，減輕工人勞動強度，減少事故率，提高設備的使用壽命，節能降耗，提高效率，降低了成本。
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