■波菲格/ 謝坤松
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。
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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