永遠(yuǎn)不可小覷,新的以太網(wǎng)協(xié)議可保持工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的同步

時(shí)間是互聯(lián)網(wǎng)的無名英雄。計(jì)時(shí)功能可以讓數(shù)據(jù)庫在世界的另一端同步，可以在數(shù)千英里以外進(jìn)行股票交易，還可以讓通話和數(shù)據(jù)在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上暢通無阻。了解信息包何時(shí)發(fā)送，以及如何在接收到信息包時(shí)按正確的順序重組，對(duì)我們的現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要。

現(xiàn)在，隨著制造商將更多信息技術(shù)引入到現(xiàn)有的工廠自動(dòng)化系統(tǒng)，計(jì)時(shí)機(jī)制不得不充分利用互聯(lián)網(wǎng)，并將其與工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的嚴(yán)密性和可靠性結(jié)合起來。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的一種方法是利用一種名為時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)的新興標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)將對(duì)時(shí)間的共同理解嵌入到通過以太網(wǎng)連接的設(shè)備中。

為了獲得高度精確的計(jì)時(shí)，傳統(tǒng)做法是在每臺(tái)設(shè)備上放置石英計(jì)時(shí)芯片，或者迫使每臺(tái)機(jī)器回調(diào)到云端獲取時(shí)間。但是對(duì)工廠來說，在每臺(tái)機(jī)器上都安裝石英鐘成本太高，而回調(diào)到基于云的時(shí)鐘也不安全。這就是工程師們轉(zhuǎn)向以太網(wǎng)和時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)的原因。

如果以太網(wǎng)可以幫助機(jī)器在指定的時(shí)間內(nèi)傳遞正確的信息，它就可以消滅目前使用的數(shù)十種昂貴的專有協(xié)議。不同的工業(yè)機(jī)器通常有它們自己的數(shù)據(jù)協(xié)議，如果能夠用一個(gè)基于以太網(wǎng)的協(xié)議替換它們，那么就可以為工業(yè)技術(shù)協(xié)議領(lǐng)域帶來更好的規(guī)模和分布優(yōu)勢。

傳統(tǒng)工廠自動(dòng)化的專有協(xié)議強(qiáng)調(diào)可靠性和速度。畢竟，如果一臺(tái)機(jī)器出現(xiàn)問題，它就需要迅速關(guān)閉或發(fā)送警報(bào)，以避免出現(xiàn)代價(jià)高昂的錯(cuò)誤或潛在的工作場所安全問題。實(shí)時(shí)真的至關(guān)重要。

然而，對(duì)于企業(yè)目前正試圖引入工廠的信息技術(shù)網(wǎng)絡(luò)而言，重點(diǎn)通常是諸如以太網(wǎng)等成本效益高的技術(shù)，它們會(huì)在沒有任何特定質(zhì)量保證的情況下，盡最大努力傳遞信息。與工廠自動(dòng)化協(xié)議不同，這些網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)目的是在交換機(jī)上收集所有信息，然后再將其傳遞到網(wǎng)絡(luò)上。因此，在軟件更新交付時(shí)，網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)慢一點(diǎn)，在高度擁擠的網(wǎng)絡(luò)中，可能根本無法傳遞數(shù)據(jù)。

但是工廠無法承受機(jī)器之間的緩沖或者數(shù)據(jù)包丟失，這就是為什么IEEE在以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中增加了對(duì)時(shí)間敏感的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。對(duì)時(shí)間敏感的網(wǎng)絡(luò)有助于對(duì)不同類型的流量進(jìn)行優(yōu)先排序，因此機(jī)器流量可以優(yōu)先于非必需的軟件更新或文件同步。

我第一次看到這種技術(shù)的演示是2017年初在美國國家儀器公司的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室，自那以后，這種技術(shù)在許多制造領(lǐng)域取得了進(jìn)展。2018年10月，德州儀器公司發(fā)布了一款用于工廠設(shè)備的嵌入式處理器，該處理器能夠以每秒千兆比特的速度實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間敏感的網(wǎng)絡(luò)傳輸。一個(gè)月后，試圖為工廠自動(dòng)化創(chuàng)建統(tǒng)一協(xié)議的OPC基金會(huì)表示，它將對(duì)時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)上的OPC UA協(xié)議中的數(shù)據(jù)移動(dòng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

德州儀器公司的編目處理器首席技術(shù)專家佩卡?瓦里斯（Pekka Varis）表示，工廠可能很快就會(huì)用一條以太網(wǎng)電纜取代目前處理信息技術(shù)和操作技術(shù)的兩種網(wǎng)絡(luò)。

兩年前，我可能會(huì)說這永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生，但時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)的市場正在增長。我覺得以太網(wǎng)永遠(yuǎn)不可小覷。