改變游戲規(guī)則：工業(yè)網(wǎng)絡中的TSN

制造商正在尋求自動化供應商提供系統(tǒng)和技術，以幫助他們創(chuàng)建互聯(lián)工業(yè)、智能工廠以及與工業(yè) 4.0 和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) （IIoT） 的集成。自動化供應商希望技術提供商能夠獲得最新的技術，提供更高的性能和可靠性，并降低成本和復雜性。這就是以太網(wǎng)與TSN（時間敏感網(wǎng)絡）的用武之地。

讓我們先討論一下挑戰(zhàn)。

要實現(xiàn)全球智能工廠，需要考慮的關鍵領域是：

在全球運營中培養(yǎng)一致的質量和績效

平衡制造與需求，優(yōu)化材料使用和資產利用率

滿足法規(guī)遵從性

實施更靈活、更敏捷的制造運營

通過縮短平均維修時間 （MTTR） 和提高整體設備效率 （OEE） 來管理準時交付指標

降低全球制造工廠的制造和信息技術 （IT） 系統(tǒng)的設計、部署和支持成本

提高對工廠車間發(fā)生的事件的響應，無論其位于何處

消除自動化孤島

以前阻礙進展的一個主要障礙是現(xiàn)有工業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)施加的限制。他們無法在不同的控制和業(yè)務系統(tǒng)之間共享信息。這導致了數(shù)據(jù)“孤島”，阻礙了信息的有效共享。工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的制造商及其客戶了解其工廠中產生的數(shù)據(jù)的價值，因此需要無縫訪問這些數(shù)據(jù)，以便做出更明智的決策，在IIoT和工業(yè)4.0中運行他們的工廠。

工業(yè) 4.0 應用需要透明度。從車間獲取數(shù) TB 的數(shù)據(jù)并將其轉化為有用的信息都是該策略的一部分。但更重要的是，它能夠通過專注于IT/OT融合的完整基于解決方案的架構來解決客戶的問題。

兼容性的作用

標準化協(xié)議正在改善IT和OT網(wǎng)絡周圍的數(shù)據(jù)移動。但是，確定性性能需要一類通信，這些通信迫使自動化和相關數(shù)據(jù)孤島。為了解決這個問題，我們需要能夠在同一條線上支持實時通信和盡力通信。以太網(wǎng)具有新的時間敏感網(wǎng)絡（TSN），可提供融合網(wǎng)絡的優(yōu)勢。理想情況下，實施工廠自動化項目的公司應該尋找最新版本的開放網(wǎng)絡技術，以滿足他們當前的需求，并為未來的增長留出空間。對于以太網(wǎng)而言，這意味著通過千兆帶寬滿足工業(yè)4.0的需求，同時利用新的規(guī)范以及與TSN兼容的產品。

TSN技術的重要性體現(xiàn)在許多標準機構和工業(yè)以太網(wǎng)組織迅速采取立場，將其納入各自的產品組合中。他們的工作為以前斷開連接的所有復合體、不同設備和應用程序之間的數(shù)據(jù)和信息集成提供了堅實的基礎。

連接不同的技術并從無縫可互操作的角度使事情發(fā)揮作用是最終用戶成功構建完整自動化系統(tǒng)所必需的。標準化允許這些最終用戶使用一系列供應商的產品設計和部署完整的系統(tǒng)。

TSN可以為融合和互操作性提供許多機會。它可以使以前隔離到單獨通信的設備和應用程序成為有凝聚力系統(tǒng)的一部分。不同的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議可以在同一網(wǎng)絡上共存。

自動化標準的價值

除了OPC基金會和CLPA（CC-Link合作伙伴協(xié)會）之外，各種開放的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)會一直致力于將TSN兼容性添加到其產品組合中。IEEE 802.1 組包括 30 多個不同的標準，其中一些可能不適用于工業(yè)用例。很明顯，需要就哪些應該用于自動化達成一致。為了解決這個問題，IEC和IEEE正在合作，以便根據(jù)廣泛的用例為自動化中的TSN定義一組標準配置文件。這通常稱為IEC / IEEE 60802。但是，正如我們已經看到的那樣，核心IEEE 802.1AS和Qbv標準涵蓋了許多自動化用例，這些標準解決了時間同步和優(yōu)先級問題。

供應商已經推出了包含這些標準的產品。此外，IEC和IEEE在向后兼容方面有著良好的記錄。因此，任何未來的標準都可能在以前的任何標準中“祖父”。IEC/IEEE 60802項目也計劃解決TSN一致性測試的問題。一個開放的網(wǎng)絡組織今天已經提供了這個，這些活動很可能會與未來更廣泛的計劃相結合，這些計劃也將包括其他組織。已經創(chuàng)建了一個新的測試和一致性協(xié)作，以確保各種協(xié)議與TSN在同一網(wǎng)絡上共存。這種合作可以在 TIACC.net 找到。

時間敏感網(wǎng)絡 （TSN）

那么，一家確信TSN的好處并希望采用它的公司現(xiàn)在做什么？答案是尋找一種目前支持TSN的技術，同時提供必要的應用功能，例如安全和運動控制。自從CLPA推出CC-Link IE TSN以來已經快幾年了，其中包括使用CC-Link IE的開放式工業(yè)以太網(wǎng)解決方案并為其添加TSN兼容性。結果如何？全球首款將千兆帶寬與TSN相結合的開放式工業(yè)以太網(wǎng)技術。因此，CC-Link IE TSN顯然為開放式工業(yè)以太網(wǎng)的未來提供了門戶。最終用戶、機器制造商和供應商現(xiàn)在可以在各自的產品和項目中采用經過驗證的技術。希望提供CC-Link IE TSN認證產品的供應商可以使用的開發(fā)選項生態(tài)系統(tǒng)廣泛而靈活。

來自三菱電機等領先供應商的完整解決方案已經可用。對于設備供應商來說，現(xiàn)在開發(fā)CC-Link IE TSN兼容產品將塑造自動化的未來。CC-Link IE TSN以三種關鍵方式幫助實現(xiàn)工業(yè)4.0的承諾：

性能：目前唯一可用的開放式工業(yè)以太網(wǎng)，可將千兆帶寬與TSN相結合，通過最大的帶寬可用性提供最高的生產力。

連接性：作為一種開放式技術，可以最大限度地提高最終用戶和機器制造商的選擇自由度，同時也為供應商提供實施靈活性。TSN通過提供將CC-Link IE TSN流量與其他協(xié)議流量相結合的能力，使開放性更進一步。

智能：通過一系列旨在簡化系統(tǒng)設計和維護的功能，縮短工程時間并最大限度地延長正常運行時間。

我們正處于互操作性的新時代

對于仍在思考如何處理TSN的最終用戶，機器制造商或供應商來說，這一切意味著什么？偉大的思想家和創(chuàng)新者已經認識到這項技術的價值，并繼續(xù)與IEEE合作開發(fā)和增強它。更重要的是，供應商和標準組織正在采用并將TSN技術推向自己的標準和產品組合中。

最終用戶希望有選擇，但同時，從業(yè)務價值的角度來看，他們希望所有網(wǎng)絡和設備應該共存并能夠協(xié)同工作。這將允許將來自所有這些以前斷開連接的設備的數(shù)據(jù)轉換為有用的信息，從而利用TSN為當今和未來的工業(yè)自動化提供完整的內聚解決方案?？傊?，風險不在于現(xiàn)在采用TSN，而在于再等幾年才能實施它，同時可能同時看到競爭對手繼續(xù)前進。

TSN是未來工業(yè)自動化最重要的技術。它提供了許多機會，其中關鍵是確定性，因此是完全的工業(yè)和商業(yè)網(wǎng)絡融合。網(wǎng)絡融合是解決工業(yè)4.0確定的更高透明度挑戰(zhàn)的關鍵組成部分，使流程和制造能夠高效，簡化運營。

向支持 TSN 的系統(tǒng)演進

對于當前的工業(yè)自動化項目，組織需要調查哪些技術可以解決這一挑戰(zhàn)。提供千兆以太網(wǎng)等功能的現(xiàn)有技術對此有所幫助。當然，它們也應該是開放的網(wǎng)絡。同時，重要的是要關注未來。這意味著確定支持TSN的當前技術。這些都很重要，因為它們?yōu)閷韱⒂肨SN的系統(tǒng)提供了升級途徑。

圍繞TSN的技術格局正在不斷發(fā)展，IEEE和IEC的活動帶來了新的進步。但是，根據(jù)以前的經驗，現(xiàn)在安裝的TSN解決方案也可以與未來的系統(tǒng)配合使用，這是高度的信心。以太網(wǎng)已經存在了大約 40 年，并且在此期間不斷發(fā)展，這就是它今天仍在使用的原因。因此，公司現(xiàn)在不應該害怕實施TSN。正如我們已經看到的，現(xiàn)在采用將帶來競爭優(yōu)勢，您將避免延遲并可能看到利用當前解決方案的競爭對手前進的風險。像TSN這樣的突破性技術將繼續(xù)發(fā)展，以滿足當前的需求，同時幫助塑造下一次工業(yè)革命。

結語

如今的機器制造商和最終用戶依靠TSN技術將其遺留系統(tǒng)與當今的系統(tǒng)連接起來，同時滿足未來的復雜需求。TSN從字面上提供了永恒的耐用性。因此，供應商，機器制造商和最終用戶現(xiàn)在投資TSN技術非常重要，因為隨著它的發(fā)展，他們將能夠保持領先地位，并能夠利用TSN帶來的無縫新功能。它可以有益于開發(fā)路線圖，簡化機器設計并改善制造運營。

審核編輯：郭婷