TSN+OPC UA加速智能制造发展

本文摘要：众所周知，以太网早已沦为家庭、企业及数据中心网络连接和互通的最普遍的通信协议标准。

众所周知，以太网早已沦为家庭、企业及数据中心网络连接和互通的最普遍的通信协议标准。然而因为其确定性、实时性、可靠性等因素，传统以太网并不限于于工业数据通讯。例如以太网不存在的CSMA／CD机制，当网络经常出现冲突时需大大再考虑数据，这对于网络实时性带给挑战；另外，因工业现场面对险恶的工况、相当严重的线间阻碍等，也造成以太网可靠性大打折扣。而工业以太网，相比于传统以太网、现场总线等在实时性、传输速率等方面都有显著的好转，并早已占有了以太网市场的半壁江山。

不过，这些专有的工业以太网协议依然面对瓶颈，虽然它们在符合机器运动控制等方面早已绰绰有余。因为当云计算、大数据技术渐渐渗透到工业领域，工业数据通讯并仍然仅限于机器到传感层，也不仅仅限于机器到机器之间，而是扩展到了与人、云和应用于等更加非常丰富的相连，有更加多类型和更加多海量的数据必须传输和处置，而对于数据处理的链条也显得更长，还包括在边缘外侧，还包括云端，还包括与企业生产系统和管理系统的逐步切断。

因此，如何应付通过更加高带宽展开海量数据的连接起来和传输，如何做更加精准的确定性掌控和更加较低时延，仍是工业生产面对的极大挑战。TSN＋OPC UA将IT和OT无缝融合TSN（时间脆弱网络）＋ OPC UA（OPC统一架构）沦为从传感器到云端创建全面通讯基础结构的最佳搭档。

TSN的工作原理是优先限于（IEEE P802．3br）机制，在传输中让关键数据包优先处置。这意味著关键数据不用等候所有的非关键数据已完成传输后才开始，从而保证更加确认、更加较慢的传输路径。本质上来说，TSN创建了一套能使以太网具备实时性和确定性的新标准。

基于TSN获取的网络通信的高确定性和较低时延之上，OPC UA则获取了一个独立国家于平台的面向服务的体系架构，它定义了统一的标准和信息模型，可以构建设备与设备、设备和企业，以及有所不同厂商设备之间的交互。TSN＋OPC UA人组获取了一个动态、低确定性并确实独立国家于设备厂商的通信网络，将不会在比特率、安全性、互操作、延后和实时等方面带给极大提高。举例来说，在工厂数据采集、传输与生产运营中，都会必须对现场的机器状态、生产能耗、质量涉及、生产涉及参数展开收集，TSN＋OPC UA在整体上使得在工厂的各个环节的纵向与横向数据构建了半透明交互，并且配备效率更高，程序与应用于模块化更加强劲。当然，TSN＋OPC UA人组在工业领域的应用于尚能正处于跟上阶段，更加多的工业供应商、ICT厂商和芯片供应商也在联合减缓对其测试和检验。

TSN＋OPC UA智能生产测试床牵头公布在刚开会的2018汉诺威工业博览会上，多家的组织和厂商牵头进行了一场针对TSN＋OPC UA场景应用于的测试检验。还包括工业互联网产业联盟（AII）、Avnu联盟、边缘计算出来产业联盟（ECC）、Fraunhofer FOKUS、华为、施耐德电气、和利时、美国国家仪器（NI）、贝加莱（B＆R）、TTTech、思博伦通信（Spirent Communications）等多达20家国际的组织和业界著名厂商，牵头公布了包括六大工业网络场景的TSN＋OPC UA智能生产测试床（以下全称“测试床”）。欧洲仅次于的应用科学研究机构弗劳恩霍夫协会－对外开放通讯系统研究所（Fraunhofer FOKUS）的Alexander Willner博士回应，“自从可编程逻辑控制器（PLCs） 问世以来，工业自动化流程获得了很大优化。

OT（运营技术）与IT（信息与通信技术）之间的融合令人兴奋，将带给有意思的创意体验。OPC UA和TSN的融合，让工业领域以求构建动态信息互相交换和互操作。牵头测试床中展示的场景展出了我们各自的技术优势，我们对数字网络的未来充满著期望。”推展TSN＋OPC UA大大成熟期与完备据理解，测试床通过仿真非常丰富的现实智能生产场景，现场展示检验了智能生产的关键技术点——TSN＋OPC UA，该技术是预测性确保、数据分析、机器学习和人工智能等新技术的关键推展因素，可以协助工业企业提高效率，例如增加停机时间，提升设备综合效率和减少总体成本等。

在本次公布的TSN＋OPC UA智能生产测试床中，华为与多家厂商联合打造出了六大工业网络场景，还包括：· 与AII打造出的“电机预测性确保网络（TSN for Predictive Maintenance）”· 与美国国家仪器打造出的“马达实时（Motor Synchronization）”· 与和利时打造出的“赛车游戏（Race－Car Game）”· 与Linmot打造出的“绘图运动控制（Plotter Motion Control）”· 与施耐德电气打造出的“LED实时（LED Synchronization）”· 与贝加莱打造出的“OPC UA Over TSN”测试床检验了TSN网络在简单环境情况下的高确定性和较低时延性，确保工业场景下的严苛实时运动控制。其中，华为TSN交换机获取了高可靠性和超低时延的工业掌控网络。

此外，思博伦通信的测试设备用作分解TSN和非TSN流量，以检验新的工业网络架构和服务带给的益处。华为欧洲解决方案产品管理及营销总监罗济军博士认为，“未来工业领域将有数以百亿收的设备相连网际网路，传统工业以太网无法忍受极大的数据传输量，必须一种新的架构来符合高带宽、高速率和海量相连等方面表达意见。未来华为将与业界更好的的组织和厂商了解合作，资源共享工业互联网生态，前进TSN技术和标准的不断完善，确实构建TSN网络下的‘仅有网通’，推展生产行业数字化转型。

”加快智能生产转型步伐当然，无论是华为还是其他厂商及标准的组织展开的对TSN＋OPC UA的测试检验及探寻并非因其带给的高可靠性、实时性那么非常简单，它们通过重写工业通讯的底层架构，确实为智能生产转型关上了大门。无论是德国的“工业4.0”、亦或中国的“中国生产2025”等战略，其背后的技术基础皆是物联网的打开。就像华为公布的全球产业未来发展GIV 2025中说道的那样，它们的核心都是相结合创意的ICT技术，加快IT、CT、DT与OT的融合，前进工业互联网进程，从而优化、重构生产价值链，创意商业模式。

而TSN＋OPC UA正是切断工业网络最后一公里的关键所在，也是确实构建OICT融合，加快智能生产的关键所在。