เหตุใด CC-Link จึงยังมีความสำคัญต่อระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม

การพูดคุยเกี่ยวกับอีเทอร์เน็ตอุตสาหกรรมมักวนเวียนอยู่กับ PROFINET, EtherNet/IP และ Modbus TCP แต่ภายในโรงงานผลิตหลายแห่งในเอเชีย ยังมีอีกหนึ่งโปรโตคอลที่ขับเคลื่อนการสื่อสารระหว่างเครื่องจักรอย่างสม่ำเสมออย่างน่าทึ่ง นั่นคือ CC-Link

CC-Link ซึ่งเดิมพัฒนาโดย Mitsubishi Electric ได้วิวัฒนาการจากฟิลด์บัสระดับภูมิภาคสู่ระบบนิเวศเครือข่ายอุตสาหกรรมที่กว้างขึ้น สามารถรองรับการสื่อสารอีเทอร์เน็ตระดับกิกะบิต การเชื่อมต่อเอดจ์ และสถาปัตยกรรมการควบคุมที่มีเวลาการทำงานแน่นอน

สำหรับวิศวกรที่ทำงานกับการติดตั้งระบบซึ่งใช้ Mitsubishi เป็นหลัก สายการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ อุปกรณ์บรรจุภัณฑ์ หรือระบบ CNC การทำความเข้าใจ CC-Link ไม่ใช่ทางเลือกอีกต่อไป แต่กลายเป็นทักษะทางวิศวกรรมที่จำเป็นสำหรับการผสานรวมระบบอัตโนมัติสมัยใหม่

รูปที่ 1 CC-Link ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อให้การสื่อสารระหว่าง PLC ระบบ I/O ระยะไกล ไดรฟ์ และอุปกรณ์ฟิลด์อัจฉริยะมีเวลาที่แน่นอน

จากบัสเฉพาะผู้ผลิตสู่แพลตฟอร์มอีเทอร์เน็ตอุตสาหกรรม

CC-Link ซึ่งย่อมาจาก Control & Communication Link ปรากฏขึ้นครั้งแรกในช่วงปลายทศวรรษ 1990 ระหว่างการขยายตัวอย่างรวดเร็วของระบบอัตโนมัติในโรงงานของญี่ปุ่น Mitsubishi Electric ออกแบบโปรโตคอลนี้เพื่อรองรับความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการสื่อสารระดับฟิลด์ที่รวดเร็วยิ่งขึ้นระหว่างคอนโทรลเลอร์กับอุปกรณ์แบบกระจาย

ต่างจากเครือข่ายซีเรียลรุ่นเก่าจำนวนมาก CC-Link ให้ความสำคัญอย่างมากกับการกำหนดเวลาที่แน่นอนและการผสานรวมที่เรียบง่ายภายในระบบอัตโนมัติระดับเครื่องจักร การผสมผสานดังกล่าวช่วยเร่งการนำไปใช้ในสายการประกอบยานยนต์ การผลิตอิเล็กทรอนิกส์ และการผลิตเซมิคอนดักเตอร์

การก่อตั้งสมาคมพันธมิตร CC-Link (CLPA) ในเวลาต่อมาได้ขยายการมีส่วนร่วมของผู้ผลิตให้กว้างไกลเกินกว่า Mitsubishi ปัจจุบันมีอุปกรณ์ที่ใช้งานร่วมกันได้หลายร้อยรายการรองรับโปรโตคอลนี้ รวมถึงไดรฟ์ เซนเซอร์ HMI แพลตฟอร์ม I/O ระยะไกล และพีซีอุตสาหกรรม

การใช้งาน CC-Link สมัยใหม่ในปัจจุบันมีความทับซ้อนกับโครงสร้างพื้นฐานอีเทอร์เน็ตอุตสาหกรรมที่มักติดตั้งร่วมกับ ระบบอัตโนมัติ Mitsubishi Electric และสถาปัตยกรรม PLC และ PACขั้นสูง

เจาะลึก CC-Link แต่ละรูปแบบ

สถาปัตยกรรม CC-Link แบบคลาสสิกและ RS-485

โปรโตคอล CC-Link รุ่นดั้งเดิมใช้สายคู่บิดเกลียวมีชีลด์ตามข้อกำหนดของเลเยอร์กายภาพ RS-485 รองรับโทโพโลยีเครือข่ายแบบเดซี่เชนและความเร็วการสื่อสารสูงสุด 10 Mbps

เวอร์ชันนี้ยังคงได้รับความนิยมในระบบเครื่องจักรขนาดกะทัดรัด ซึ่งความน่าเชื่อถือและการโพลอุปกรณ์ที่มีเวลาแน่นอนยังคงสำคัญกว่าแบนด์วิดท์ที่สูงมาก

วิศกรมักติดตั้ง CC-Link แบบคลาสสิกสำหรับการสื่อสารกับ I/O ระยะไกล การควบคุมอินเวอร์เตอร์ เครือข่ายแอ็กชูเอเตอร์ และอินเตอร์ล็อกของเครื่องจักร

CC-Link IE นำประสิทธิภาพระดับ Gigabit Ethernet มาใช้

เมื่อระบบอุตสาหกรรมต้องการแบนด์วิดท์ที่สูงขึ้นและความยืดหยุ่นในการผสานรวมมากขึ้น ตระกูล CC-Link จึงขยายไปสู่เครือข่ายที่ใช้อีเทอร์เน็ตเป็นพื้นฐานด้วย CC-Link IE

CC-Link IE Control มุ่งเน้นการสื่อสารความเร็วสูงระหว่างคอนโทรลเลอร์ ขณะที่ CC-Link IE Field รองรับอุปกรณ์ภาคสนามแบบกระจาย เช่น ไดรฟ์เซอร์โว เซ็นเซอร์ และสถานีรีโมตอัจฉริยะ

ต่างจากการใช้งาน Ethernet มาตรฐานที่ให้ความสำคัญกับการถ่ายโอนข้อมูลทั่วไป CC-Link IE ยังคงรักษาจังหวะเวลาการทำงานแบบอุตสาหกรรมที่กำหนดแน่นอน ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการควบคุมการเคลื่อนไหวแบบซิงโครไนซ์ หุ่นยนต์ และระบบบรรจุภัณฑ์ความเร็วสูง

CC-Link IE Field นำเสนอการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญอีกประการหนึ่ง ด้วยการเปิดให้สื่อสารผ่านฮาร์ดแวร์ Ethernet มาตรฐานโดยไม่ต้องใช้ ASIC เฉพาะ วิธีการนี้ช่วยลดต้นทุนการติดตั้งพร้อมเพิ่มความสามารถในการทำงานร่วมกัน

รูปที่ 2 คอนโทรลเลอร์ Mitsubishi MELSEC iQ-R สามารถทำงานเป็นสถานีมาสเตอร์ CC-Link สำหรับเครือข่ายอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ได้

วิศวกรนำเครือข่าย CC-Link ไปใช้งานอย่างไร

การนำระบบ CC-Link ไปใช้งานเริ่มต้นด้วยการเลือกคอนโทรลเลอร์มาสเตอร์ที่เหมาะสม ในการติดตั้งส่วนใหญ่ บทบาทนี้เป็นของแพลตฟอร์ม PLC ของ Mitsubishi เช่น MELSEC Q-Series หรือ iQ-R Series

โมดูลมาสเตอร์จัดการการสื่อสารแบบเป็นรอบกับอุปกรณ์สเลฟ ซึ่งรวมถึงโมดูลรีโมต I/O ระบบเซอร์โว HMI อุปกรณ์นิรภัย และเซ็นเซอร์อัจฉริยะ

ข้อควรพิจารณาด้านโทโพโลยีและการกำหนดแอดเดรส

เครือข่าย CC-Link แบบดั้งเดิมมักใช้การเดินสายแบบเดซี่เชน โดยติดตั้งตัวต้านทานปลายสายที่ปลายทั้งสองด้านของเครือข่าย วิศวกรต้องพิจารณาความยาวสาย จำนวนสถานี และความเร็วการสื่อสารอย่างรอบคอบในระหว่างการออกแบบ

การกำหนดแอดเดรสมักอาศัยสวิตช์ฮาร์ดแวร์หรือการกำหนดพารามิเตอร์ที่ตั้งค่าผ่านซอฟต์แวร์วิศวกรรม GX Works ของ Mitsubishi

สำหรับระบบ CC-Link IE สาย Ethernet Cat5e หรือ Cat6 จะเข้ามาแทนที่การเดินสายอนุกรมแบบเดิม อย่างไรก็ตาม การรักษาจังหวะเวลาที่กำหนดแน่นอนยังคงต้องเลือกสวิตช์อย่างเหมาะสมและวางแผนเครือข่ายระดับอุตสาหกรรม

ข้อดีด้านการวินิจฉัยและการบำรุงรักษา

ข้อดีประการหนึ่งของสภาพแวดล้อม CC-Link คือการผสานรวมที่มีประสิทธิภาพกับระบบนิเวศการวินิจฉัยของ Mitsubishi วิศวกรสามารถตรวจสอบสถานะการสื่อสาร ระบุสถานีที่ออฟไลน์ และตรวจจับพฤติกรรมผิดปกติของอุปกรณ์ได้อย่างรวดเร็วโดยตรงจากซอฟต์แวร์โปรแกรม

ความสามารถนี้ช่วยลดเวลาในการแก้ไขปัญหาระหว่างการทดสอบเดินระบบ และเพิ่มความสะดวกในการบำรุงรักษาระยะยาวสำหรับสายการผลิตที่ซับซ้อน

การเชื่อมต่อ CC-Link กับโปรโตคอลอุตสาหกรรมอื่น

โรงงานอุตสาหกรรมเพียงไม่กี่แห่งที่ใช้งานโดยอาศัยมาตรฐานโปรโตคอลเดียว โรงงานสมัยใหม่มักผสาน EtherNet/IP, PROFINET, Modbus TCP, OPC UA และ CC-Link ไว้ในสภาพแวดล้อมการผลิตเดียวกัน

ในการเชื่อมต่อเครือข่ายเหล่านี้เข้าด้วยกัน ผู้ผลิตมักติดตั้งเกตเวย์อุตสาหกรรมจากผู้จำหน่าย เช่น HMS Networks, Moxa และ ProSoft

เกตเวย์เหล่านี้ช่วยให้สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างระบบอัตโนมัติที่ใช้ Mitsubishi กับระบบนิเวศ PLC ภายนอก รวมถึงโครงสร้างพื้นฐานของ Allen-Bradley และ Siemens

รูปที่ 3 เกตเวย์โปรโตคอลอุตสาหกรรมช่วยให้การสื่อสารระหว่างการติดตั้ง CC-Link และระบบควบคุมที่ใช้ PROFINET ง่ายขึ้น

CC-Link เหมาะกับระบบอัตโนมัติสมัยใหม่ในจุดใด

CC-Link อาจไม่ได้ครองการพูดคุยเกี่ยวกับโปรโตคอลทั่วโลกในระดับเดียวกับ EtherNet/IP หรือ PROFINET แต่ความสำคัญของโปรโตคอลนี้ยังคงขยายตัวในอุตสาหกรรมที่มีการเติบโตสูงหลายประเภท

การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ การผลิตแบตเตอรี่ การประกอบยานยนต์ และการบรรจุภัณฑ์ความเร็วสูง ล้วนต้องการการสื่อสารแบบกำหนดพฤติกรรมได้ที่มีความหน่วงต่ำและการทำงานของระบบควบคุมที่ซิงโครไนซ์กันมากขึ้น

CC-Link IE ตอบสนองข้อกำหนดเหล่านี้ได้หลายประการ พร้อมรักษาความเข้ากันได้ในระดับสูงกับระบบนิเวศของ Mitsubishi ที่ติดตั้งใช้งานอยู่แล้วทั่วเอเชียและในเครื่องจักร OEM ที่ส่งออกไปทั่วโลก

การเติบโตของเครือข่ายอุตสาหกรรมแบบไฮบริด

อนาคตของการสื่อสารในอุตสาหกรรมน่าจะพึ่งพาอินเทอร์โอเปอเรบิลิตีระหว่างระบบ Ethernet แบบกำหนดพฤติกรรมได้หลายระบบ มากกว่าการมีโปรโตคอลเดียวที่ครองตลาด

แนวโน้มดังกล่าวเป็นประโยชน์ต่อโปรโตคอลอย่าง CC-Link IE Field Basic ซึ่งสามารถผสานรวมกับระบบอัตโนมัติที่กำหนดด้วยซอฟต์แวร์ การประมวลผลที่เอดจ์ และโครงสร้างพื้นฐาน IIoT ได้ง่ายยิ่งขึ้น

วิศวกรที่เข้าใจทั้งแนวคิดฟิลด์บัสรุ่นเก่าและสถาปัตยกรรมอุตสาหกรรมบน Ethernet สมัยใหม่จะยังคงมีคุณค่าสูง ขณะที่โรงงานปรับปรุงสินทรัพย์การผลิตให้ทันสมัยโดยไม่ต้องเปลี่ยนโครงสร้างพื้นฐานระบบควบคุมทั้งหมด

ความคิดเห็นของผู้เขียน

CC-Link เป็นเครื่องเตือนใจสำคัญว่าความสำเร็จของเครือข่ายอุตสาหกรรมมักขึ้นอยู่กับภูมิภาค ลักษณะการใช้งานเฉพาะ และการเชื่อมโยงอย่างลึกซึ้งกับระบบนิเวศระบบอัตโนมัติที่มีอยู่เดิม แม้โรงงานในโลกตะวันตกอาจให้ความสำคัญกับ EtherNet/IP หรือ PROFINET แต่ CC-Link ยังคงพิสูจน์ประสิทธิภาพได้อย่างสูงในสภาพแวดล้อมการผลิตความเร็วสูงที่แพลตฟอร์ม Mitsubishi มีบทบาทหลัก

การเปลี่ยนผ่านไปสู่เครือข่ายแบบกำหนดพฤติกรรมได้บน Ethernet ยังแสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีฟิลด์บัสรุ่นเก่าสามารถพัฒนาต่อไปแทนที่จะหายไป สำหรับผู้บูรณาการระบบและวิศวกรระบบควบคุม การเรียนรู้ CC-Link ในปัจจุบันไม่ได้มุ่งเน้นเพียงการศึกษาโปรโตคอลเฉพาะทาง แต่ยังเป็นการทำความเข้าใจว่าระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรมทั่วโลกยังคงมีความหลากหลายเพิ่มขึ้นอย่างไร

เขียนโดย Daniel Mercer ผู้สื่อข่าวอาวุโสด้านระบบอุตสาหกรรม Daniel มีประสบการณ์ 14 ปีในการรายงานข่าวเกี่ยวกับเครือข่ายอุตสาหกรรม สถาปัตยกรรม PLC และเทคโนโลยีควบคุมการเคลื่อนที่ ประสบการณ์ของเขาครอบคลุมโครงการบูรณาการระบบอัตโนมัติที่ใช้แพลตฟอร์มของ Mitsubishi Electric, Siemens, Beckhoff Automation และ Rockwell Automation ในโรงงานผลิตเซมิคอนดักเตอร์และโรงงานผลิตชิ้นส่วนแบบไม่ต่อเนื่อง