罗伯特·米勒，clpa美洲总监

工业4.0的大部分承诺都是基于生产机器、企业系统和更广阔世界的数据源之间的无缝互联。工业物联网(IIoT)是通过低成本、易于集成的传感器、执行器和系统实现互联互通的关键基础。

然而，在当今的大多数生产环境中，很少实现真正的集成。生产网络需要通信各种数据，从关键的实时机器控制信号到来自质量控制系统和机器监控技术的大量记录数据。这些不同数据类型的不同技术需求可能导致许多组织实现多个数据网络。这增加了系统设计、构建和维护的复杂性。这也使得不同类型设备之间的数据共享更具挑战性。

为了克服这些困难，制造商需要一种不同的通信网络。我们在CC-Link认为网络是CC-Link IE，一个开放的工业网络，提供千兆以太网性能。

CC-Link IE解决了新一代互联工厂面临的第一个关键挑战:带宽。它的速率为1 Gbps，性能高达目前可用的类似协议的10倍，足以满足最需要数据的现代制造流程。1Gbps网络的关键不在于速度，而在于增加的带宽所允许的数据容量;这提供了真正的工业4.0能力。

CC-Link IE基于标准IEEE 802.3以太网，在网络设计上提供了灵活性，包括环形、直线和星形拓扑。线型拓扑和星形拓扑可以组合在一起，以提供提供最大应用程序灵活性的系统。环形和线路连接也很有吸引力，因为它们允许简单的设备“菊花链”，这意味着可以避免网络交换机的额外成本和复杂性。

CC-Link IE还通过在同一网络上支持多种协议类型，提供了相当大的应用灵活性。这降低了成本并增加了可维护性。除了标准I/O控制外，它还在同一根电缆上提供安全(SIL3)和运动控制。这使得CLPA能够提供具有成本效益的、简化的、扁平的网络体系结构，满足离散部门中几乎所有应用程序的需求。

该网络使用商用以太网基础设施，如标准千兆交换机，Cat5E电缆和RJ45连接器。单个网络可以包含120个站点，每个站点之间的5e类电缆长度可达100米。最多可连接239个网络。为了进一步增加终端用户和机器制造商的网络可能性，CC-Link合作伙伴协会与PROFINET国际公司(PI)合作，制定了一种“耦合器”设备的规范，使这些以前不兼容的网络可以自由互操作。此外，CLPA正在与OPC基金会合作，通过CC-Link IE开发对OPC- ua的支持。

与建立在标准TCP/IP (UDP/IP)堆栈上的工业协议不同，CC-Link IE将OSI层次结构的物理层和数据链路层与一个从网络扩展到应用层的开放协议结合在一起。其结果是固有的网络安全，这要感谢CLPA合作伙伴免费实现的开放但受控的知识库，但减少了未经授权使用的风险。

对于将工业自动化与企业系统和云或基于互联网的技术相结合的应用程序来说，CC-Link IE可以封装TCP/IP (UDP/IP)数据包，以便在网络上传输，允许这种流量通过CC-Link IE系统进行“隧道”。

CC-Link IE的基本通信技术是基于共享内存模型的。网络上的所有设备都占用控制器内存的一个区域。要与它们通信，只需更改与相关设备对应的区域中的数据值。网络以标准的“循环”(同步)通信自动处理流量。

同样的过程反过来发生在从设备到控制器的通信中。对于高优先级、非计划事件(如警报)或低优先级非循环传输(如诊断信息)，可以使用另一种“瞬态”(异步)通信方法。千兆带宽意味着即使高水平的瞬态流量也不会影响确定性的常规循环通信，这意味着正常的系统功能不会受损，扫描周期是完全确定性的。

通过令牌传递方法实现确定性性能，允许可靠的系统运行。实际上，这允许网络更新时间在几十微秒内完成，具体时间取决于系统大小和配置。CC-Link IE还提供了冗余控制器的能力，因此即使控制器故障也不一定会导致生产损失。

CC-Link IE可以帮助制造商在整个流程中获得更强的连通性，改善网络性能，提供更严格的控制，更大的高速数据吞吐量，确定性性能和固有安全性。随着制造商采用工业4.0模式来应对未来的生产挑战，它将发挥关键作用。

CC-Link美洲合作伙伴协会
Am.cc-link.org

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