改變游戲規(guī)則：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的TSN

制造商正在尋求自動化供應(yīng)商提供系統(tǒng)和技術(shù)，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(yīng)商希望技術(shù)提供商能夠獲得最新的技術(shù)，提供更高的性能和可靠性，并降低成本和復(fù)雜性。這就是以太網(wǎng)與TSN（時間敏感網(wǎng)絡(luò)）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(guān)鍵領(lǐng)域是：

在全球運營中培養(yǎng)一致的質(zhì)量和績效

平衡制造與需求，優(yōu)化材料使用和資產(chǎn)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(shè)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(shù) （IT） 系統(tǒng)的設(shè)計、部署和支持成本

提高對工廠車間發(fā)生的事件的響應(yīng)，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(luò)系統(tǒng)施加的限制。他們無法在不同的控制和業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間共享信息。這導(dǎo)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(chǎn)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(yīng)用需要透明度。從車間獲取數(shù) TB 的數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)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(gòu)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(luò)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(guān)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(luò)（TSN），可提供融合網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢。理想情況下，實施工廠自動化項目的公司應(yīng)該尋找最新版本的開放網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以滿足他們當(dāng)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(chǎn)品。

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

連接不同的技術(shù)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(gòu)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(yīng)商的產(chǎn)品設(shè)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(shè)備和應(yīng)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(luò)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(chǎn)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(yīng)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(jīng)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(yīng)商已經(jīng)推出了包含這些標準的產(chǎn)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(luò)組織今天已經(jīng)提供了這個，這些活動很可能會與未來更廣泛的計劃相結(jié)合，這些計劃也將包括其他組織。已經(jīng)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(luò)上共存。這種合作可以在 TIACC.net 找到。

時間敏感網(wǎng)絡(luò) （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(shù)，同時提供必要的應(yīng)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(jīng)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(jié)果如何？全球首款將千兆帶寬與TSN相結(jié)合的開放式工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)。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(yīng)商現(xiàn)在可以在各自的產(chǎn)品和項目中采用經(jīng)過驗證的技術(shù)。希望提供CC-Link IE TSN認證產(chǎn)品的供應(yīng)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(lǐng)先供應(yīng)商的完整解決方案已經(jīng)可用。對于設(shè)備供應(yīng)商來說，現(xiàn)在開發(fā)CC-Link IE TSN兼容產(chǎn)品將塑造自動化的未來。CC-Link IE TSN以三種關(guān)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(jié)合，通過最大的帶寬可用性提供最高的生產(chǎn)力。

連接性：作為一種開放式技術(shù)，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(yīng)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(jié)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(shè)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(yīng)商來說，這一切意味著什么？偉大的思想家和創(chuàng)新者已經(jīng)認識到這項技術(shù)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(yīng)商和標準組織正在采用并將TSN技術(shù)推向自己的標準和產(chǎn)品組合中。

最終用戶希望有選擇，但同時，從業(yè)務(wù)價值的角度來看，他們希望所有網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備應(yīng)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(shè)備的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為有用的信息，從而利用TSN為當(dāng)今和未來的工業(yè)自動化提供完整的內(nèi)聚解決方案。總之，風(fēng)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(shù)。它提供了許多機會，其中關(guān)鍵是確定性，因此是完全的工業(yè)和商業(yè)網(wǎng)絡(luò)融合。網(wǎng)絡(luò)融合是解決工業(yè)4.0確定的更高透明度挑戰(zhàn)的關(guān)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(dāng)前的工業(yè)自動化項目，組織需要調(diào)查哪些技術(shù)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(shù)對此有所幫助。當(dāng)然，它們也應(yīng)該是開放的網(wǎng)絡(luò)。同時，重要的是要關(guān)注未來。這意味著確定支持TSN的當(dāng)前技術(shù)。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(shù)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(jīng)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(jīng)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(yīng)該害怕實施TSN。正如我們已經(jīng)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(dāng)前解決方案的競爭對手前進的風(fēng)險。像TSN這樣的突破性技術(shù)將繼續(xù)發(fā)展，以滿足當(dāng)前的需求，同時幫助塑造下一次工業(yè)革命。

結(jié)語

如今的機器制造商和最終用戶依靠TSN技術(shù)將其遺留系統(tǒng)與當(dāng)今的系統(tǒng)連接起來，同時滿足未來的復(fù)雜需求。TSN從字面上提供了永恒的耐用性。因此，供應(yīng)商，機器制造商和最終用戶現(xiàn)在投資TSN技術(shù)非常重要，因為隨著它的發(fā)展，他們將能夠保持領(lǐng)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(shè)計并改善制造運營。

審核編輯：郭婷