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大型實時工業通信網絡為運營者帶來了嚴峻的挑戰。隨著節點數量的激增，所涉及的工程的復雜性和成本也會相應增加。這些挑戰往往需要向集成異構協議格局的需求妥協。而被稱為時間敏感型網絡（TSN）的以太網標準擴展與OPC UA相結合，有望讓這一切得到實質性的改進。目前許多測試平臺正在測試OPC UA TSN的實現。

OPC UA……正在走向實時

近十五年來，工業制造依靠各種專有的工業以太網協議來實現快速，可靠的通信。在這段時間里，工廠和設備的運營商經常需要面對這樣的任務，即，把大量雜亂無章的協議整合進統一的網絡中。“這是一項非常耗時且成本高昂的任務。”貝加萊開放式自動化技術經理Sebastian Sachse說道，“如果所有的機器都用同一種語言說話，情況會好很多。”

除了不同的協議之外，制造商還必須應對快速增長的網絡節點數量。配置大型實時網絡是一個繁瑣的過程，往往會超出工程工具的極限。而對于工業物聯網（IIoT）的實施來說，具有數百個現場節點的網絡將變得越來越普遍。

工業互聯網聯盟

2014年3月，AT＆T，思科，通用電氣，英特爾和IBM等五家公司組成了工業互聯網聯盟（IIC）。這是一個非營利組織，其目標之一是定義參考體系結構和框架，以使互操作性成為可能。

工業物聯網是IIC處理的主要議題之一。其他領域包括醫療保健，交通和金融。IIC不是自己制定標準，而是與IEEE，IETF，AVNU聯盟和OPC基金會等組織合作。

TSN測試平臺

“就工業物聯網而言，IIC在一個方向進展非常值得關注：那就是TSN測試平臺。 ” Sachse指出，“我們需要的是，使機器和工廠網絡更加模塊化、靈活且更易于使用的技術 - 而且市場上大多數人一致認為OPC UA TSN就是這種技術。”在OPC基金會大力推動OPC UA開發的同時， IIC大量參與了TSN的實現。

貝加萊很早就認識到TSN的潛力，并加入IIC的共同推動該項技術的發展。“該聯盟是第一個在現實條件下開始測試TSN的組織。”Sachse解釋道。自那時以來，貝加萊自動化專家一直通過參與TSN測試平臺來幫助推進技術，評估OPC UA TSN原型與其他成員的互操作性。截至2017年5月，聯盟成員包括：貝加萊、博世力士樂、施耐德電氣、美國國家儀器、庫卡、德國西克、思科、英特爾、百通/赫思曼、德國赫優訊、瑞薩電子、ADI、TTTech和賽靈思。另外還有其他的參與者，包括：Calnex、Ixia、ISW斯圖加特大學和菲尼克斯電氣。

核心TSN功能的連續測試

TSN是以太網標準的延伸，并帶來了許多改進，使以太網具有實時性。測試平臺成員先后專門對三個核心功能進行了測試，包括：時間同步、流量調度（精確定時發送數據包和幀）以及使用中央網絡配置器（CNC）進行自動化系統的配置。

根據TSN標準：802.1AS-Rev，實現實時工業通信的TSN的基本要求是進行時間同步。該TSN標準包括精確時間協議（PTP）的定義，該協議同步網絡中所有設備的時鐘。在測試設置中，PTP的精度要求在100納秒以內，超出了預期。

在測試平臺的插件中評估的第二個核心TSN功能是在IEEE 802.1Qbv的數據分組和幀的傳輸。時間感知調度程序確保對實時要求嚴格的數據始終進行優先排序，以避免其受到一般網絡流量的影響。

動態配置

初始插件中使用的網絡具有靜態配置。目前的測試正在檢驗IEEE 802.1Qcc中定義的動態配置。當一個新的設備被添加到網絡中時，它會向中央網絡配置器提請注冊，中央網絡配置器會為它建立與其他設備的連接，并相應地重新配置網絡。

TSN的各個組成部分完美地協同工作 - 不僅在理論上，而且在現實的測試中 - 都將實現使用標準以太網組件的實時通信。TSN測試平臺目前由兩個體系組成，一個位于德克薩斯州奧斯汀的美國國家儀器，另一個位于德國埃爾巴赫的博世力士樂。2017年4月，德國協會實驗室網絡工業4.0（LNI 4.0）宣布計劃與奧格斯堡的Mittelstand 4.0能力中心合作建立自己的TSN測試平臺。Mittelstand 4.0是德國支持德國中小企業數字化轉型的舉措。

該團隊設想可以通過卡車運輸的移動演示。雖然他們的方法不同，但IIC和LNI 4.0共同的目標是：100％的互操作性。這兩項舉措之間的合作已經在規劃中。 貝加萊還將參與LNI測試平臺。

即插即生產

“IIC測試平臺清楚地表明了創新周期如何縮短。”Sachse說道。這個測試平臺的準備工作在兩年前才開始，第一個核心功能已經達到了技術成熟度。“對于一個全新的技術來說，速度非常快。”

市場正在發生根本性轉變。過去，控制系統供應商曾經試圖通過自己的通信技術來凸顯自己的特點。“那些日子已經成為過去，”Sachse說道。OPC UA TSN將作為控制器層以上無縫通信的統一標準。

隨著新獲得的互操作性，所謂調試將僅僅是插入網絡電纜這么簡單。“歡迎來到即插即生產的時代，”Sachse微笑著說。

“我們需要的是使機器和工廠網絡更加模塊化，靈活且更易于使用的技術 - 而且市場上大多數人一致認為OPC UA TSN就是這種技術。” ——貝加萊開放式自動化技術經理Sebastian Sachse

OPC UA TSN使機器和工廠網絡更加模塊化，靈活且易于使用。

貝加萊開放式自動化技術經理Sebastian Sachse

關于貝加萊

貝加萊是一個總部位于奧地利并擁有遍布全球分支機構的創新驅動型自動化企業，2017年7月，貝加萊成為ABB集團的一個業務單元。作為全球工業自動化領域的領導者，貝加萊融合了前沿技術與先進的工程能力，為各個產業客戶提供機器與工廠自動化、運動控制、HMI以及集成安全技術的完整解決方案。通過工業物聯網通信標準如OPC UA、POWERLINK和openSAFETY以及貝加萊強大的Automation Studio軟件開發環境，貝加萊不斷重新定義自動化工程的未來。貝加萊保持持續的創新精神，為客戶提供更為簡化以及超出預期的工業自動化領域前沿技術與方案。