改变游戏规则：工业网络中的TSN

制造商正在寻求自动化供应商提供系统和技术，以帮助他们创建互联工业、智能工厂以及与工业 4.0 和工业物联网 （IIoT） 的集成。自动化供应商希望技术提供商能够获得最新的技术，提供更高的性能和可靠性，并降低成本和复杂性。这就是以太网与TSN（时间敏感网络）的用武之地。

让我们先讨论一下挑战。

要实现全球智能工厂，需要考虑的关键领域是：

在全球运营中培养一致的质量和绩效

平衡制造与需求，优化材料使用和资产利用率

满足法规遵从性

实施更灵活、更敏捷的制造运营

通过缩短平均维修时间 （MTTR） 和提高整体设备效率 （OEE） 来管理准时交付指标

降低全球制造工厂的制造和信息技术 （IT） 系统的设计、部署和支持成本

提高对工厂车间发生的事件的响应，无论其位于何处

消除自动化孤岛

以前阻碍进展的一个主要障碍是现有工业网络系统施加的限制。他们无法在不同的控制和业务系统之间共享信息。这导致了数据“孤岛”，阻碍了信息的有效共享。工业自动化控制系统的制造商及其客户了解其工厂中产生的数据的价值，因此需要无缝访问这些数据，以便做出更明智的决策，在IIoT和工业4.0中运行他们的工厂。

工业 4.0 应用需要透明度。从车间获取数 TB 的数据并将其转化为有用的信息都是该策略的一部分。但更重要的是，它能够通过专注于IT/OT融合的完整基于解决方案的架构来解决客户的问题。

兼容性的作用

标准化协议正在改善IT和OT网络周围的数据移动。但是，确定性性能需要一类通信，这些通信迫使自动化和相关数据孤岛。为了解决这个问题，我们需要能够在同一条线上支持实时通信和尽力通信。以太网具有新的时间敏感网络（TSN），可提供融合网络的优势。理想情况下，实施工厂自动化项目的公司应该寻找最新版本的开放网络技术，以满足他们当前的需求，并为未来的增长留出空间。对于以太网而言，这意味着通过千兆带宽满足工业4.0的需求，同时利用新的规范以及与TSN兼容的产品。

TSN技术的重要性体现在许多标准机构和工业以太网组织迅速采取立场，将其纳入各自的产品组合中。他们的工作为以前断开连接的所有复合体、不同设备和应用程序之间的数据和信息集成提供了坚实的基础。

连接不同的技术并从无缝可互操作的角度使事情发挥作用是最终用户成功构建完整自动化系统所必需的。标准化允许这些最终用户使用一系列供应商的产品设计和部署完整的系统。

TSN可以为融合和互操作性提供许多机会。它可以使以前隔离到单独通信的设备和应用程序成为有凝聚力系统的一部分。不同的工业以太网协议可以在同一网络上共存。

自动化标准的价值

除了OPC基金会和CLPA（CC-Link合作伙伴协会）之外，各种开放的工业以太网协会一直致力于将TSN兼容性添加到其产品组合中。IEEE 802.1 组包括 30 多个不同的标准，其中一些可能不适用于工业用例。很明显，需要就哪些应该用于自动化达成一致。为了解决这个问题，IEC和IEEE正在合作，以便根据广泛的用例为自动化中的TSN定义一组标准配置文件。这通常称为IEC / IEEE 60802。但是，正如我们已经看到的那样，核心IEEE 802.1AS和Qbv标准涵盖了许多自动化用例，这些标准解决了时间同步和优先级问题。

供应商已经推出了包含这些标准的产品。此外，IEC和IEEE在向后兼容方面有着良好的记录。因此，任何未来的标准都可能在以前的任何标准中“祖父”。IEC/IEEE 60802项目也计划解决TSN一致性测试的问题。一个开放的网络组织今天已经提供了这个，这些活动很可能会与未来更广泛的计划相结合，这些计划也将包括其他组织。已经创建了一个新的测试和一致性协作，以确保各种协议与TSN在同一网络上共存。这种合作可以在 TIACC.net 找到。

时间敏感网络 （TSN）

那么，一家确信TSN的好处并希望采用它的公司现在做什么？答案是寻找一种目前支持TSN的技术，同时提供必要的应用功能，例如安全和运动控制。自从CLPA推出CC-Link IE TSN以来已经快几年了，其中包括使用CC-Link IE的开放式工业以太网解决方案并为其添加TSN兼容性。结果如何？全球首款将千兆带宽与TSN相结合的开放式工业以太网技术。因此，CC-Link IE TSN显然为开放式工业以太网的未来提供了门户。最终用户、机器制造商和供应商现在可以在各自的产品和项目中采用经过验证的技术。希望提供CC-Link IE TSN认证产品的供应商可以使用的开发选项生态系统广泛而灵活。

来自三菱电机等领先供应商的完整解决方案已经可用。对于设备供应商来说，现在开发CC-Link IE TSN兼容产品将塑造自动化的未来。CC-Link IE TSN以三种关键方式帮助实现工业4.0的承诺：

性能：目前唯一可用的开放式工业以太网，可将千兆带宽与TSN相结合，通过最大的带宽可用性提供最高的生产力。

连接性：作为一种开放式技术，可以最大限度地提高最终用户和机器制造商的选择自由度，同时也为供应商提供实施灵活性。TSN通过提供将CC-Link IE TSN流量与其他协议流量相结合的能力，使开放性更进一步。

智能：通过一系列旨在简化系统设计和维护的功能，缩短工程时间并最大限度地延长正常运行时间。

我们正处于互操作性的新时代

对于仍在思考如何处理TSN的最终用户，机器制造商或供应商来说，这一切意味着什么？伟大的思想家和创新者已经认识到这项技术的价值，并继续与IEEE合作开发和增强它。更重要的是，供应商和标准组织正在采用并将TSN技术推向自己的标准和产品组合中。

最终用户希望有选择，但同时，从业务价值的角度来看，他们希望所有网络和设备应该共存并能够协同工作。这将允许将来自所有这些以前断开连接的设备的数据转换为有用的信息，从而利用TSN为当今和未来的工业自动化提供完整的内聚解决方案。总之，风险不在于现在采用TSN，而在于再等几年才能实施它，同时可能同时看到竞争对手继续前进。

TSN是未来工业自动化最重要的技术。它提供了许多机会，其中关键是确定性，因此是完全的工业和商业网络融合。网络融合是解决工业4.0确定的更高透明度挑战的关键组成部分，使流程和制造能够高效，简化运营。

向支持 TSN 的系统演进

对于当前的工业自动化项目，组织需要调查哪些技术可以解决这一挑战。提供千兆以太网等功能的现有技术对此有所帮助。当然，它们也应该是开放的网络。同时，重要的是要关注未来。这意味着确定支持TSN的当前技术。这些都很重要，因为它们为将来启用TSN的系统提供了升级途径。

围绕TSN的技术格局正在不断发展，IEEE和IEC的活动带来了新的进步。但是，根据以前的经验，现在安装的TSN解决方案也可以与未来的系统配合使用，这是高度的信心。以太网已经存在了大约 40 年，并且在此期间不断发展，这就是它今天仍在使用的原因。因此，公司现在不应该害怕实施TSN。正如我们已经看到的，现在采用将带来竞争优势，您将避免延迟并可能看到利用当前解决方案的竞争对手前进的风险。像TSN这样的突破性技术将继续发展，以满足当前的需求，同时帮助塑造下一次工业革命。

结语

如今的机器制造商和最终用户依靠TSN技术将其遗留系统与当今的系统连接起来，同时满足未来的复杂需求。TSN从字面上提供了永恒的耐用性。因此，供应商，机器制造商和最终用户现在投资TSN技术非常重要，因为随着它的发展，他们将能够保持领先地位，并能够利用TSN带来的无缝新功能。它可以有益于开发路线图，简化机器设计并改善制造运营。

审核编辑：郭婷