制造商正在尋求自動(dòng)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(dòng)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(shí)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(shí)現(xiàn)全球智能工廠，需要考慮的關(guān)鍵領(lǐng)域是：

在全球運(yùn)營(yíng)中培養(yǎng)一致的質(zhì)量和績(jī)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(shí)施更靈活、更敏捷的制造運(yùn)營(yíng)

通過(guò)縮短平均維修時(shí)間 （MTTR） 和提高整體設(shè)備效率 （OEE） 來(lái)管理準(zhǔn)時(shí)交付指標(biāo)

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(jì)、部署和支持成本

提高對(duì)工廠車間發(fā)生的事件的響應(yīng)，無(wú)論其位于何處

消除自動(dòng)化孤島

以前阻礙進(jìn)展的一個(gè)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(wú)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(dòng)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(jià)值，因此需要無(wú)縫訪問(wèn)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(yùn)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(guò)專注于IT/OT融合的完整基于解決方案的架構(gòu)來(lái)解決客戶的問(wèn)題。

兼容性的作用

標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議正在改善IT和OT網(wǎng)絡(luò)周圍的數(shù)據(jù)移動(dòng)。但是，確定性性能需要一類通信，這些通信迫使自動(dòng)化和相關(guān)數(shù)據(jù)孤島。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們需要能夠在同一條線上支持實(shí)時(shí)通信和盡力通信。以太網(wǎng)具有新的時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN），可提供融合網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)。理想情況下，實(shí)施工廠自動(dòng)化項(xiàng)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(lái)的增長(zhǎng)留出空間。對(duì)于以太網(wǎng)而言，這意味著通過(guò)千兆帶寬滿足工業(yè)4.0的需求，同時(shí)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(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)和工業(yè)以太網(wǎng)組織迅速采取立場(chǎng)，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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

連接不同的技術(shù)并從無(wú)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(dòng)化系統(tǒng)所必需的。標(biāo)準(zhǔn)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(jì)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(jī)會(huì)。它可以使以前隔離到單獨(dú)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(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)的價(jià)值

除了OPC基金會(huì)和CLPA（CC-Link合作伙伴協(xié)會(huì)）之外，各種開放的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)會(huì)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(gè)不同的標(biāo)準(zhǔn)，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(dòng)化達(dá)成一致。為了解決這個(gè)問(wèn)題，IEC和IEEE正在合作，以便根據(jù)廣泛的用例為自動(dòng)化中的TSN定義一組標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)涵蓋了許多自動(dòng)化用例，這些標(biāo)準(zhǔn)解決了時(shí)間同步和優(yōu)先級(jí)問(wèn)題。

供應(yīng)商已經(jīng)推出了包含這些標(biāo)準(zhǔn)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(lái)的標(biāo)準(zhǔn)都可能在以前的任何標(biāo)準(zhǔn)中“祖父”。IEC/IEEE 60802項(xiàng)目也計(jì)劃解決TSN一致性測(cè)試的問(wèn)題。一個(gè)開放的網(wǎng)絡(luò)組織今天已經(jīng)提供了這個(gè)，這些活動(dòng)很可能會(huì)與未來(lái)更廣泛的計(jì)劃相結(jié)合，這些計(jì)劃也將包括其他組織。已經(jīng)創(chuàng)建了一個(gè)新的測(cè)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(shí)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(shí)提供必要的應(yīng)用功能，例如安全和運(yùn)動(dòng)控制。自從CLPA推出CC-Link IE TSN以來(lái)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(lái)提供了門戶。最終用戶、機(jī)器制造商和供應(yīng)商現(xiàn)在可以在各自的產(chǎn)品和項(xiàng)目中采用經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的技術(shù)。希望提供CC-Link IE TSN認(rèn)證產(chǎn)品的供應(yīng)商可以使用的開發(fā)選項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)廣泛而靈活。

來(lái)自三菱電機(jī)等領(lǐng)先供應(yīng)商的完整解決方案已經(jīng)可用。對(duì)于設(shè)備供應(yīng)商來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在開發(fā)CC-Link IE TSN兼容產(chǎn)品將塑造自動(dòng)化的未來(lái)。CC-Link IE TSN以三種關(guān)鍵方式幫助實(shí)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(guò)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(jī)器制造商的選擇自由度，同時(shí)也為供應(yīng)商提供實(shí)施靈活性。TSN通過(guò)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(jìn)一步。

智能：通過(guò)一系列旨在簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和維護(hù)的功能，縮短工程時(shí)間并最大限度地延長(zhǎng)正常運(yùn)行時(shí)間。

我們正處于互操作性的新時(shí)代

對(duì)于仍在思考如何處理TSN的最終用戶，機(jī)器制造商或供應(yīng)商來(lái)說(shuō)，這一切意味著什么？偉大的思想家和創(chuàng)新者已經(jīng)認(rèn)識(shí)到這項(xiàng)技術(shù)的價(jià)值，并繼續(xù)與IEEE合作開發(fā)和增強(qiáng)它。更重要的是，供應(yīng)商和標(biāo)準(zhǔn)組織正在采用并將TSN技術(shù)推向自己的標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品組合中。

最終用戶希望有選擇，但同時(shí)，從業(yè)務(wù)價(jià)值的角度來(lái)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(lái)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(lái)的工業(yè)自動(dòng)化提供完整的內(nèi)聚解決方案?？傊?，風(fēng)險(xiǎn)不在于現(xiàn)在采用TSN，而在于再等幾年才能實(shí)施它，同時(shí)可能同時(shí)看到競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手繼續(xù)前進(jìn)。

TSN是未來(lái)工業(yè)自動(dòng)化最重要的技術(shù)。它提供了許多機(jī)會(huì)，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(jiǎn)化運(yùn)營(yíng)。

向支持 TSN 的系統(tǒng)演進(jìn)

對(duì)于當(dāng)前的工業(yè)自動(dòng)化項(xiàng)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(duì)此有所幫助。當(dāng)然，它們也應(yīng)該是開放的網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，重要的是要關(guān)注未來(lái)。這意味著確定支持TSN的當(dāng)前技術(shù)。這些都很重要，因?yàn)樗鼈優(yōu)閷?lái)啟用TSN的系統(tǒng)提供了升級(jí)途徑。

圍繞TSN的技術(shù)格局正在不斷發(fā)展，IEEE和IEC的活動(dòng)帶來(lái)了新的進(jìn)步。但是，根據(jù)以前的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在安裝的TSN解決方案也可以與未來(lái)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(shí)施TSN。正如我們已經(jīng)看到的，現(xiàn)在采用將帶來(lái)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，您將避免延遲并可能看到利用當(dāng)前解決方案的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手前進(jìn)的風(fēng)險(xiǎn)。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(shí)幫助塑造下一次工業(yè)革命。

結(jié)語(yǔ)

如今的機(jī)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(lái)，同時(shí)滿足未來(lái)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(jī)器制造商和最終用戶現(xiàn)在投資TSN技術(shù)非常重要，因?yàn)殡S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(lái)的無(wú)縫新功能。它可以有益于開發(fā)路線圖，簡(jiǎn)化機(jī)器設(shè)計(jì)并改善制造運(yùn)營(yíng)。

審核編輯：郭婷