CC-Link协会（中国）研发经理杨凯 | 谈 CC-Link IE TSN

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12月17日，“2021中国运动控制/直驱产业高峰论坛”在深圳坪山隆重召开，五百多位业内人士汇聚一堂，共谋行业发展大计。在分论坛运动控制技术篇上，CC-Link协会（中国）研发经理杨凯以CC-Link IE TSN为主题作出分享。



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以下内容根据演讲整理：

大家下午好！我是主要是负责CC-Link的产品推广和研发的杨凯。2018年底我们推出了CC-Link IE TSN技术，今天是第三次站在这个讲台上介绍我们的TSN，这次我们带来的主题是关于CC-Link IE TSN兼容产品开发的内容。

首先请允许我介绍一下CC-Link协会。CC-Link协会致力于在全球范围内推广CC-Link技术，随着信息技术的不断发展，从基于485的CC-Link技术到现在基于TSN的CC-Link IE TSN技术，我们一直在不断地提升我们的技术能力，满足我们的用户需求。

2020年9月，ADI正式成为CC-Link协会第十家理事会成员。下属两个部门，技术部和市场部，技术部主要负责技术标准的制订和产品测试，市场部负责全球的网络技术推广。

为了更好地服务于我们的会员单位，我们在全球十一个国家和地区设立了分支机构，在六个国家和地区设立了一致性测试中心，在中国，CC-Link协会中国支部的办公地点就在上海，一致性测试在上海同济大学。



CC-Link协会组织机构

截止到2020年9月底，我们的CC-Link协会会员单位数达到了3858家，通过了一致性测试的兼容产品有2178个，其中包括51个CC-Link IE TSN产品，这些产品在全球范围内得到广泛的应用。

1CC-Link IE TSN技术的四个特点
CC-Link IE TSN技术的特点，可以归纳为四个。第一是FA与IT的融合；第二是高速度和个高精度的控制实现；第三个是数据报文简单诊断和配置；第四是通过多样的开发方式扩充兼容产品。

FA与IT的融合，当我们采用CC-Link IE TSN的网络之后，我们可以看到所有的像集成I/0控制、运动控制、安全通信和TCP/IP通信，可以在同一个链路中进行数据的传输。控制通信的实时性保证，TSN技术改善的就是传统的以太网在传输过程中遇到的像数据堵塞、数据风暴、数据传输的不确定性等问题，我们CC-Link IE TSN采用TSN标准簇的两块，一是时间同步，采用的标准是IEEE802.1AS，时间同步精度能达到微秒级，在流量整形调度方面，是基于IEEE802.1Qbv，为关键性数据流分配较高的优先级，确保这些数据在通过链路节点时能优先通过。



FA与IT的融合

高速度和高精度的控制实现，对于传统的CC-Link IE Field网络，其通信机制是采用令牌的方式，当从站收到令牌后响应主站的请求，其他从站一直处于等待令牌的状态，而CC-Link IE TSN的通信机制时主从双向同时发送数据，整体的通信效率得到了很大的提升。



高速度・高精度的控制实现
在运动控制性能最大化方面，对于同一条链路上的不同的设备，我们可以分不同的采样周期，比如说在同一个链路上，我们有伺服、IO设备，还有温度传感器，伺服通信频率要求比较高，可以分配高速的通信周期，其它设备可以分配中速或低速的通信周期，从而使网络性能达到最大化。


数据报文简单诊断和配置方面，我们可能通过CSP+文件进行设网络的组态和配置，可以用支持SMP协议的软件，如wireshark进行数据的抓包分析。

对于时间同步，在TSN的规范中，有BCMA最佳主时钟算法的机制，在对同一条链路，不仅是主站，从站也可以可以作为整条链路的主时钟，由网络自主选择最优模块作为主时钟，当模块出现故障的时候，或者精度变差的时候，网络会选择当前情况下最优的模块作为主时钟。

在故障精确定位方面，由于每个事件都有时间戳，当有故障的时候，我们可以根据这样一个时间戳来追溯故障源，从而尽快做出判断，解决问题。



传统的CC-Link的兼容产品开发只支持从站的开发，而CC-Link IE TSN将支持主从站的多样化的开发方式。

2CC-Link IE TSN的开发选择
如果需要开发CC-Link相关的产品，首先是要加入CC-Link协会，加入了以后根据自身的需求开发相关产品。对于开发方式的选择，我们会提供相应的建议，开发好产品后需要通过一次性测试，一次性测试中心放在了上海的同济大学，协会也会提供相关软件给会员单位进行预测试。



CC-Link IE TSN对应产品开发流程
对于CC-Link IE TSN的兼容产品开发，将有多家公司提供多样的开发方式供会员单位选择。对于协会来说，我们提供的解决方案就是三菱电机的开发解决方案，它分为软件和硬件两方面，比方对于从站来说，硬件是CP620，这个片子自带M4的内核和两个千兆的PHY,高度集成的片子对于开发成本和设计空间会节省很多，对于远程SDK开发方式，我们软件包是基于意法的开发板。


CC-Link IE TSN开发工具

对于主站的开发，我们将提供通信芯片CP610，推荐的MPU是NXP的LS1023A，运行的实时操作系统是Intime。



开发方式有软硬件两种方式，两者开发的区别在哪？比如从站产品的开发：硬件的通信周期是在31.25us，同步精度能达到1us，如果是软件，最小通信周期是10ms，同步精度只能是1ms。



3CC-Link IE TSN的开发示例

在开发方面，我们协会能提供那些帮助呢？为了能够帮助大家快速开发CC-Link IE TSN的产品，我们会提供CP620十片样片，然后会提供一个开发板以及相应的软件代码。



远程站开发示例
除了这些提供的芯片和软件代码以外，为了更好的帮助我们的会员单位实现产品的开发，我们协会为大家准备了从主站到从站的一整套设备系统，如果有开发需求，我们可以无偿借给大家。除此之外，在协会官方网站可以下载相关的测试工具进行预测试。


CC-Link IE TSN系统拓扑图



测试平台构建清单

从2018年10月份到现在，我们有哪些佳能产品可以分享给大家呢？首先就是三菱电机的产品，PLC，伺服、变频器以及GOT都已经支持CC-Link IE TSN。软赢Softservo的产品也支持了CC-Link IE TSN网络，这两个产品在展会的展台上也准备了样机，在研华的工控机上搭载软赢的WMX3软件，实时控制三菱电机的J5伺服以及上海斯达普的步进产品。



CC-Link IE TSN 产品

除了上述产品，还有TSN交换机产品，包括百通赫斯曼、摩莎MOXA的TSN交换机已经通过了协会的兼容性测试。2020年工博会上，我们也展示了网关类产品，如OPTEX的IO-LINK转CC-Link IE Field/CC-Link IE TSN的网关，国内的一些厂家也正在进行远程I/O、伺服类的产品开发，相信在未来会有越来越多的产品支持CC-Link IE TSN网络。

今天的介绍就到这里，谢谢大家！

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