Czym jest CC-Link?
| TechnikaCC-Link to przemysłowy standard komunikacyjny opracowany blisko dwie dekady temu przez Mitsubishi Electric, którego specyfikacja jest ogólnodostępna od początku tego wieku. Dzięki licznym korzystnym cechom oraz wsparciu ze strony producentów automatyki, szybko zyskał on popularność, zaś obecnie na świecie zainstalowanych jest około 20 mln węzłów tej sieci. Większość dotyczy jednak maszyn i zakładów przemysłowych na Dalekim Wschodzie, skąd wywodzi się CC-Link.
Istnieje kilka wersji specyfikacji CC-Link. Ta "klasyczna" ma dwa równorzędnie obowiązujące wydania: 1.10 oraz 2.0 o znacznie większej przepustowości sieci. W obydwu w warstwie fizycznej wykorzystywana jest trójprzewodowa ekranowana skrętka oraz standard RS-485.
JAKA JEST MAKSYMALNA PRĘDKOŚĆ TRANSMISJI?
Fot. 1. Fabryka Ford/Mazda w chińskim Chongqing, gdzie w warstwie komunikacyjnej bazuje się na sieci CC-Link
W sieci CC-Link wyróżniane są węzły typu master oraz slave. Te pierwsze wysyłają komunikaty do wszystkich stacji podporządkowanych jednocześnie, a następnie odpytują je indywidualnie (broadcast polling). Prędkość transmisji, w zależności od długości segmentu sieci, wynosi od 156 kb/s (maksymalnie 1,2 km) do 10 Mb/s (najwyżej 100 m). Wykorzystując urządzenia wzmacniające sygnał, tę największą szybkość przesyłu danych można uzyskać na odległości przekraczającej 4 km (patrz tabela).
W standardzie CC-Link zaimplementowano także kilka rozwiązań, które poprawiają niezawodność transmisji. Na przykład, w razie awarii albo uszkodzenia jednego z węzłów slave zostaje on automatycznie odłączony, co nie wpływa na komunikację mastera z pozostałymi stacjami. Gdy problem zostanie usunięty, dany węzeł jest automatycznie ponownie włączany do sieci, co nie wymaga jej restartu.
Innym ważnym rozwiązaniem jest tzw. rezerwowy węzeł główny. Węzeł zapasowy przejmuje kontrolę nad siecią, jeżeli podstawowy master nie spełnia swojej funkcji. W jednej sieci dozwolonych jest maksymalnie dwadzieścia sześć stacji rezerwowych typu master.
Ponadto wszystkie sieci z rodziny CC-Link były od początku projektowane jako w pełni deterministyczne, z gwarantowanym czasem odpowiedzi. Podczas konfiguracji sieci CC-Link nie ma też potrzeby tworzenia specjalnego pliku konfiguracyjnego.
CC-LINK/LT ALTERNATYWĄ DLA AS-I
Poza "klasycznym" CC-Linkiem, można również skorzystać z jego wersji LT, Safety albo IE. Na bazie standardu CC-Link/LT budowane są z kolei przede wszystkim sieci do komunikacji z urządzeniami polowymi, takimi jak czujniki, proste urządzenia wykonawcze, moduły we/wy, itp., które można zintegrować z większą siecią CC-Link. Projektując tę specyfikację, nacisk położono na maksymalne uproszczenie najważniejszych aspektów działania sieci. CC-Link/LT jest uznawany za odpowiednik standardu AS-i.
Medium transmisyjnym w tej wersji sieci CC-Link jest czterożyłowy, płaski przewód. Dwie żyły przewodu są wykorzystywane do zasilania, a dwie pozostałe do transmisji sygnału. Komunikacja w sieci CC-Link/LT przebiega natomiast w oparciu o metodę BITR, czyli broadcast polling + interval-timed response. Węzeł główny wysyła dane do wszystkich węzłów w sieci jednocześnie. Następnie poszczególne z nich odpowiadają, przesyłając informację zwrotną w określonym przedziale czasowym i w stałej kolejności, począwszy od pierwszej stacji.
Czas między zakończeniem transmisji przez węzeł główny a odbiorem odpowiedzi od ostatniego węzła jest nazywany czasem skanowania łącza. Po jego upływie węzeł główny ponownie rozpoczyna nadawanie. Zsynchronizowana transmisja odpowiedzi węzłów upraszcza strukturę sterownika oraz pozwala uzyskać stały czas skanowania łącza.
Maksymalna osiągalna prędkość przesyłu danych w wersji LT to 2,5 Mb/s, przy długości segmentu sieci 35 m (trunk) + 15 m (branch), inne dostępne szybkości to: 625 kb/s oraz 156 kb/s (500 m trunk + 200 m branch). Pod względem możliwych topologii CC-Link pozwala na większą swobodę na etapie projektowania sieci. Specyfikacja ta dopuszcza organizację sieci w formie standardowej magistrali wielopunktowej (multi-drop), topologii gwiazdy lub T-branch. Sieć w standardzie CC-Link/LT może zostać zbudowana tylko w topologii T-branch.
Korzyści z udziału w Gateway to Asia
W ramach tego ostatniego CLPA m.in.: bezpłatnie zamieszcza reklamy danego wyrobu w chińskich czasopismach tematycznych, publikuje je online, podejmuje się jego promocji na targach i innych wydarzeniach branżowych. Pomaga też w przygotowywaniu prezentacji dla klientów i webinariów. |
CC-LINK SAFETY I CC-LINK IE
Fot. 2. Indyjskie zakłady produkcyjne Maruti Suzuki korzystają w dużym stopniu z sieci CC-Link
CC-Link Safety zapewnia z kolei dużą niezawodność transmisji dzięki detekcji jej błędów (w tym nieoczekiwanych opóźnień oraz błędów danych), odpowiednią dla aplikacji bezpieczeństwa spełniających wymagania norm IEC61508 SIL3 oraz EN954-1/ISO13849-1 kategoria 4. Usuwanie awarii ułatwia zapisywanie historii ich występowania w poszczególnych stacjach safety slave w węźle safety master.
Dzięki pełnej kompatybilności ze standardem CC-Link w wersji podstawowej do budowy sieci tego typu można wykorzystać istniejącą infrastrukturę (okablowanie oraz urządzenia zgodne z CC-Link, bezpieczeństwa i zwykłe). Gwarantowana jest również duża prędkość transmisji (do 10 Mb/s).
W sieciach CC-Link IE (Industrial Ethernet) można natomiast uzyskać prędkość przesyłu danych rzędu gigabitów na sekundę przy maksymalnej odległości między stacjami powyżej 500 m, zapewniony jest również determinizm czasowy transmisji (dzięki wykorzystaniu metody token passing). Światłowodowe medium transmisyjne gwarantuje ponadto wysoką odporność na zaburzenia elektromagnetyczne z zewnątrz, powszechnie występujące w przemyśle. Więcej informacji o sieciach z rodziny CC-Link można znaleźć w Internecie, m.in. pod adresem www.clpa-europe.com.
CC-LINK W PRAKTYCE
Na stronie internetowej CLPA Europe można m.in. znaleźć dokument pt. CC-Link Installation Guide. Zebrano w nim wiele praktycznych porad z zakresu organizacji sieci w tym standardzie.
Jedną z nich jest zalecenie, na wypadek gdy elementy sieci, nie wyłączając okablowania, są kompatybilne z różnymi wersjami standardu CC-Link. Należy wtedy stosować się do wytycznych tej o najniższym numerze.
Ponadto z kabli zgodnych z wersją 1.0 od różnych producentów nie należy budować jednej sieci. Nie jest też zalecane, choć jest dozwolone, używanie jednocześnie kabli zgodnych z CC-Link 1.10 i CC-Link 1.0. Jeżeli jednak się na to zdecydujemy, należy zastosować się do specyfikacji w wersji 1.0.
W CC-Link Installation Guide zamieszczono również praktyczne zalecenia odnośnie do realizacji sieci w różnych topologiach, w przypadku gdy używany jest repeater sygnału i bez niego. Na przykład w tym drugim przypadku, w sieciach w topologii T-Branch nie można rozgałęziać odgałęzień sieci. Jeśli z kolei korzysta się z repeatera można w ten sposób rozbudować sieć przy dowolnej prędkości transmisji.
W poradniku instalacji znaleźć można wzory, według których można obliczyć maksymalną liczbę urządzeń w sieci CC-Link w wersji 1.10 (i wcześniejszych) i w wersji 2.0. Przedstawiono w nim ponadto formuły do wyznaczania czasu skanowania łącza i specyfikację okablowania, w tym m.in. wymagania w zakresie jego zasilania, konstrukcji złączy parametrów takich jak promień gięcia oraz kompatybilności elektromagnetycznej.
W dokumencie tym opisano również kolejne kroki w procesie projektowania sieci CC-Link, w przypadkach gdy priorytetem jest: uzyskanie danej prędkości transmisji, konkretnej odległości transmisji (maksymalnej albo między stacjami) lub wykorzystanie danego typu okablowania. Znaleźć w nim oprócz tego można wskazówki odnośnie do właściwego przygotowania i podłączenia okablowania.
Współpraca z Profibus i Profinet International
W 2015 roku organizacja Profibus i Profinet International (PI) i CLPA ogłosiły plany wspólnego opracowania znormalizowanych interfejsów, które pozwolą na dwukierunkową komunikację między sieciami w standardach CC-Link IE i Profinet. Obie organizacje powołały wspólną grupę roboczą, która pracuje nad techniczną specyfikacją takich interfejsów. Rozwiązanie łączące standardy ma być wprowadzane w produktach komercyjnych w 2017 roku. |
CO ROBI CLPA?
Prędkości transmisji w sieci CC-Link
Popularność opisywanego standardu sieci automatyki przemysłowej jest ograniczona terytorialnie. Sieci CC-Link najpierw rozpowszechniły się w Japonii, następnie w krajach sąsiednich Korei Płd., Chinach i Tajwanie, aż w końcu uzyskały w Azji status dominujących w dziedzinie automatyki przemysłowej.
Jednocześnie w Europie standard ten jest jednak w dalszym ciągu znacznie mniej popularny niż te wspierane przez firmy i organizacje zachodnioeuropejskie. Zmienić ten stan rzeczy od wielu już lat usiłuje Stowarzyszenie Partnerów CC-Link (CC-Link Partner Association, CLPA).
Organizacja ta, do której należą dostawcy i użytkownicy produktów automatyki kompatybilnych ze specyfikacją CC-Link, nadzoruje rozwój omawianego standardu, zapewnia pomoc techniczną, sprawdza zgodność z nim i popularyzuje go na całym świecie. Od lat w tej ostatniej dziedzinie CLPA jest szczególnie aktywna w Europie.
Wyrazem tego było utworzenie w 2011 roku stowarzyszenia CLPA Europe z siedzibą w Niemczech. Ważne inicjatywy organizacji CLPA skierowane do producentów automatyki z Europy to też program Gateway to Asia oraz współpraca z organizacją Profibus i Profinet International (PI), co omówiono w ramkach.
Monika Jaworowska
