眾所周知宽用，以太網(wǎng)已經(jīng)成為家庭活益、企業(yè)及數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡連接和互通的最廣泛的通信協(xié)議標準。然而因為其確定性矗壹、實時性疯忽、可靠性等因素，傳統(tǒng)以太網(wǎng)并不適用于工業(yè)數(shù)據(jù)通訊几郎。例如以太網(wǎng)存在的CSMA／CD機制吩伊，當網(wǎng)絡出現(xiàn)沖突時需不斷重發(fā)數(shù)據(jù)，這對于網(wǎng)絡實時性帶來挑戰(zhàn)婆沟；另外便螟，因工業(yè)現(xiàn)場面臨惡劣的工況、嚴重的線間干擾等唠摹，也導致以太網(wǎng)可靠性大打折扣爆捞。

所以，因為以太網(wǎng)設計之初并非從工業(yè)網(wǎng)應用出發(fā)勾拉，促使工控領域的各大廠商紛紛研發(fā)出適合自己工控產(chǎn)品的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議煮甥，比如西門子的Profinet、施耐德的Modbus TCP／IP藕赞、羅克韋爾的Ethernet／IP成肘、還有EtherCAT、Powerlink斧蜕、CC－Link等等双霍。而工業(yè)以太網(wǎng)，相較于傳統(tǒng)以太網(wǎng)批销、現(xiàn)場總線等在實時性洒闸、傳輸速率等方面都有明顯的改觀。

不過均芽，這些專有的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議仍然面臨瓶頸丘逸，雖然它們在滿足機器運動控制等方面已經(jīng)綽綽有余。

因為當云計算肝珍、大數(shù)據(jù)技術逐漸滲透到工業(yè)領域跪倘，工業(yè)數(shù)據(jù)通訊并不再僅限于機器到傳感層，也不僅限于機器到機器之間芍司，而是擴展到了與人馏旅、云和應用等更豐富的連接。有更多類型和更多海量的數(shù)據(jù)需要傳輸和處理，而對于數(shù)據(jù)處理的鏈條也變得更長崇已，包括在邊緣側户挟，包括云端脑苫，包括與企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)和管理系統(tǒng)的逐步打通贱起。因此，如何應對通過更高帶寬進行海量數(shù)據(jù)的聯(lián)接和傳輸舱踊，如何做到更精準的確定性控制和更低時延迫扫，仍是工業(yè)制造的巨大挑戰(zhàn)。所以膳膝，一個打破碎片化的通訊協(xié)議诬絮，以及統(tǒng)一數(shù)據(jù)鏈路的服務標準，對于工業(yè)制造的未來更為重要陶贼。

工業(yè)數(shù)據(jù)通訊的“大一統(tǒng)”

TSN（時間敏感網(wǎng)絡）＋ OPC UA（OPC統(tǒng)一架構）成為從傳感器到云端建立全面通訊基礎結構的最佳拍檔啤贩。

TSN的工作原理是優(yōu)先適用（IEEE P802．3br）機制，在傳輸中讓關鍵數(shù)據(jù)包優(yōu)先處理拜秧。這意味著關鍵數(shù)據(jù)不必等待所有的非關鍵數(shù)據(jù)完成傳送后才開始痹屹，從而確保更確定、更快速的傳輸路徑枉氮。本質上來說志衍，TSN建立了一套能使以太網(wǎng)具有實時性和確定性的新標準。

基于TSN提供的網(wǎng)絡通信的高確定性和低時延之上聊替，OPC UA則提供了一個獨立于平臺的面向服務的體系架構楼肪，它定義了統(tǒng)一的標準和信息模型，可以實現(xiàn)設備與設備惹悄、設備和企業(yè)春叫，以及不同廠商設備之間的交互。

TSN＋OPC UA組合提供了一個實時泣港、高確定性并真正獨立于設備廠商的通信網(wǎng)絡象缀，將會在帶寬、安全钦将、互操作促弯、延遲和同步等方面帶來巨大改善。

舉例來說阱纷，在工廠數(shù)據(jù)采集诲厚、傳輸與生產(chǎn)運營中，都會需要對現(xiàn)場的機器狀態(tài)辞唤、生產(chǎn)能耗蔽曙、質量相關、生產(chǎn)相關參數(shù)進行采集，有了TSN＋OPC UA家澈，數(shù)據(jù)不用再歷經(jīng)PLC控制器丹自、SCADA系統(tǒng)、MES系統(tǒng)…就可以直接連入云端蚀比。OPC UA作為一種數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕y(tǒng)一格式弹值，無論是傳感器層還是云平臺層都可以部署，保持全棧信息模型的統(tǒng)一甩汞。

也就是說豫尽，TSN＋OPC UA就像秦始皇統(tǒng)一度量衡一樣，徹底統(tǒng)一了數(shù)據(jù)鏈路的服務標準顷帖，也就是徹底統(tǒng)一了工業(yè)界近百種碎片化的通訊協(xié)議美旧。一個統(tǒng)一的，有效的數(shù)據(jù)結構贬墩，對于數(shù)字化社會發(fā)展的貢獻榴嗅，絕不亞于秦始皇“書同文，車同軌”的舉措陶舞。實現(xiàn)這種大一統(tǒng)之后嗽测，必然會造成一系列顛覆性的連帶反應，傳統(tǒng)工業(yè)的金字塔架構在很大概率上會被直接打破吊说，變成扁平化結構论咏，不用再經(jīng)過層層設備，數(shù)據(jù)獲得可以直接“跳步”貫穿到數(shù)據(jù)分析和應用颁井。

TSN＋OPC UA將IT和OT無縫融合

當然厅贪，TSN＋OPC UA組合在工業(yè)領域的應用尚處于起步階段，越來越多的工業(yè)供應商雅宾、ICT廠商和芯片供應商也在共同加快對其測試和驗證倚撰。

在剛剛召開的2018漢諾威工業(yè)博覽會上，多家組織和廠商聯(lián)合就展開了一場針對TSN＋OPC UA場景應用的測試驗證擅锁。包括工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（AII）窝秤、Avnu聯(lián)盟、邊緣計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（ECC）母谋、Fraunhofer FOKUS幽州、華為、施耐德電氣堰哗、和利時匙戚、美國國家儀器（NI）、貝加萊（B＆R）恐梅、TTTech潭三、思博倫通信（Spirent Communications）等超過20家國際組織和業(yè)界知名廠商最阿，聯(lián)合發(fā)布了包含六大工業(yè)互聯(lián)場景的TSN＋OPC UA智能制造測試床。

歐洲最大的應用科學研究機構弗勞恩霍夫協(xié)會－開放通訊系統(tǒng)研究所（Fraunhofer FOKUS）的Alexander Willner博士表示玖项，“自從可編程邏輯控制器（PLCs） 問世以來貌砖，工業(yè)自動化流程得到了極大優(yōu)化。OT（運營技術）與IT（信息與通信技術）之間的融合令人興奮惜颇，將帶來有趣的創(chuàng)新體驗皆刺。OPC UA和TSN的結合，讓工業(yè)領域得以實現(xiàn)實時信息交換和互操作官还。聯(lián)合測試床中演示的場景展示了我們各自的技術優(yōu)勢芹橡，我們對數(shù)字網(wǎng)絡的未來充滿期待毒坛⊥祝”

在過去從現(xiàn)場層、控制層到信息層煎殷，最佳方案是采用相似供應商的產(chǎn)品才容易集成和貫通屯伞，但是現(xiàn)在，由企業(yè)互相競爭而造成的“人為邊界”已經(jīng)有被打破的跡象豪直，因為無論產(chǎn)品類型劣摇、品牌和功能等差異如何存在，都可以輕而易舉地實現(xiàn)從下到上的貫穿和整合弓乙。

當然末融，業(yè)內對于TSN＋OPC UA的追崇并非因其高帶來的高可靠性、實時性那么簡單暇韧，更重要的是粮郁，它們通過改寫工業(yè)通訊的底層架構，真正為智能制造轉型打開了大門作两。

無論是德國的“工業(yè)4.0”学咸、亦或中國的“中國制造2025”等戰(zhàn)略，其背后的技術基礎均是物聯(lián)網(wǎng)的開啟袒覆。而TSN＋OPC UA正是打通工業(yè)互聯(lián)最后一公里的關鍵所在骤顿，也是真正實現(xiàn)OICT融合，加速智能制造的關鍵所在鱼虽。

TSN＋OPC UA通過改變工業(yè)數(shù)據(jù)通訊將會加速形成成熟的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用和生產(chǎn)體系海黍，因為它帶來了數(shù)據(jù)流動的暢通無阻。

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