發布日期：2022-07-15 點擊率：80
數字化給工業通信設立了非常高的標準。憑借現場層的 PROFINET 和控制層的 OPC UA，西門子一直致力于推動基于開放通信標準的工業以太網快速發展。如今，西門子又更進一步：將時間敏感網絡（TSN）標準應用于以太網，從而在工業網絡中實現預留帶寬、服務質量（QoS）機制、低傳輸延遲以及多種協議（包括實時協議）的并行傳輸。
隨著生產過程數字化程度的不斷提高，這要求工業通信越來越具有開放性、穩健性、確定性和靈活性。只有通信和響應極其敏捷的產線才能確?？焖倏煽康厣a個性化產品，同時滿足嚴格的交付計劃。
邁向數字化的一大步
與工業控制系統把實時通信放首位不同， IT 系統則把對數據的開放訪問看得更重，這也是企業分開運營這兩種網絡的原因。面對日益增長的數字化，這種分離現在必須由開放的、允許靈活性和確定性生產的端到端網絡所取代。TSN （時間敏感網絡）在 IEEE 802.1 框架范圍內創建了標準的技術基礎，以保證服務質量（QoS）和以太網日益增長的需求。TSN 包含多個獨立的標準，這些標準只屬于OSI 通信的第 2 層。這意味著使用 TSN，用戶接口將保持不變。
從汽車工業到機械制造，或是食品飲料工業， TSN 為工業生產提供了決定性優勢，包括預留帶寬、服務質量（QoS）機制、低傳輸延遲和多協議（包括實時協議）的并行傳輸。西門子將憑借 TSN 打造工業網絡的數字化轉型---從現場層和機器對機器（M2M）通信到控制層和操作層。
共同推動發展
TSN 已經有了良好的開端。作為其持續開發的一部分，LNI4.0（Labs Network Industrie 4.0，工業4.0網絡實驗室）正在對TSN進行測試。LNI4.0 連接了遍及德國的測試環境和裝置，以推進工業 4.0 的發展，西門子是創始成員之一。與許多其它工業企業一道，LNI4.0正在盡其所能的測試來自不同供應商 TSN 產品的互操作性，并依托其測試床研究評估 TSN 在M2M 通信和機械網絡連接至云端方面的潛力。所獲得的知識將根據需要提供給標準化委員會，以用于未來開發。
TSN 之路：PROFINET 和 OPC UA
TSN對現有IEEE 標準的影響僅限于 OSI 通信第 2層。TSN 不是通信協議；而是一項基本技術。在未來幾年里，這項技術將成為 PROFINET和 OPC UA 發展的“加速器”。
PROFINET基于TSN --- 現場層通信
工業以太網標準 PROFINET 在現場層已經安裝超過2000 多萬個節點。為了讓 PROFINET 用戶未來能夠在現場層從 TSN 中獲益，PROFIBUS 和 PROFINET 國際（PI）已制定了基于 TSN 的 PROFINET 規范。西門子不僅僅是 PI 成員，其還積極致力于將 PROFINET 映射到 TSN 機制上。由于 OSI 第 7 層即 PROFINET 應用層是保留的，因此非常易于繼續使用現有項目和程序。
TSN 的優勢：
●提高處理高網絡負載的穩健性
●標準硬件組件-包括同步應用
●輕松、經濟、高效地實現 PROFINET設備
●有/無同步模式的技術：拓撲中無“孤島”
●兼容性，得益于 PROFINET 應用中 OSI 第 7 層的保留
●未來的即插即用網絡：簡單（重新）配置，即使在持續運行期間也可實現。
●可擴展帶寬（100/1000 Mbit/s）
OPC UA基于TSN --- 控制層和操作層通信
開放、獨立于供應商、獨立于平臺的以太網標準 OPC UA 在從控制層往上具有其優勢。對于控制層和操作層中時間要求嚴格的應用，西門子依托OPC UA PubSub和TSN，在跨越所有組件和系統的標準化網絡中，實現機器與機器之間、機器與 MES 和 ERP 層之間快速、安全和可靠通信。
TSN 的優勢：
●最大開放性：獨立于供應商的通信
●多個協議并行傳輸（包括實時能力）
●提高服務質量（QoS）
●強大的機器通信：控制層和操作層的高性能通信
●動態、ad-hoc通信連接的潛力
●得益于 100/1000/10000 Mbit/s 的可擴展帶寬，可傳輸大量數據
離散工業的TSN演示模型
機器間通過 TSN 進行通信---西門子展示其工作原理
M2M 間基于 TSN 的通信在實踐中應用是怎樣的？不要停留在理論上，西門子在展會上展示了實際的模型，其使用兩個機器人的同步運動在實踐中證明這一點。每一個機器人通過 PROFINET 與 SIMATIC 控制器進行通信。而兩個控制器間則通過基于 TSN 的 OPC UA PubSub （發布/訂閱）進行同步。得益于帶寬預留，TSN 網絡中的數據傳輸可進行精確預測，并與負載無關。
為演示 TSN 通信和標準以太網通信可以在同一網絡中同時使用，模型中的數據也通過通信處理器從控制器傳輸到云端（例如：MindSphere）。
