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    《電子技術應用》
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    時間敏感型網絡給工業物聯網和制造業帶來的好處

    2020-10-28
    來源:控制工程網
    關鍵詞: TSN 工業以太網

      時間敏感型網絡 (TSN) 最終將從構思階段轉移到確定性網絡的主要階段。IEEE TSN工作組已完成了實施TSN所需的核心標準, 業界已開發出支持TSN技術的首批產品,并正在進行仿真和演示。這些技術的廣泛應用,正是過去經常討論的全面的工業物聯網革命。

      完整的時間敏感型網絡的實施,需要分成幾個階段進行。企業不能僅僅對遺留的老舊系統進行技術升級。雖然企業無法立即更換現有的設備, 但它們必須改變基礎設施, 使機器能夠更有效地相互通信。許多制造商已經看到了標準化以太網在運營中所帶來的好處, 并且不需要完全不同的網絡來支持時間關鍵和最優的以太網通信。

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      時間敏感型網絡的優勢是雙重的。首先,它基于標準以太網。在標準以太網上的通信流量(如視頻和 HTML),可以與具有高優先級確定性以太網如運動控制等,共享物理網絡。這一點很重要, 因為那些需要確定性服務的工業產品,現在是網絡的一部分,尤其需要注意延遲和抖動。使用TSN, 連接到網絡的所有設備都可以是經過驗證的體系結構的一部分, 而不是孤立的。

      時間敏感型網絡在任何時候都可以設定的速度運行,不會停滯不前。精確的調度可以加快、減慢任何信息包的交付,還可以對其進行優化。即使在它容納更多設備的場合,它也幾乎沒有抖動。它可以同時接收和解釋所有數據,在傳輸前計算出需要花費的最大時間, 并將所有信息無縫地傳播到需要去的地方,而不是使用相同的時間處理每個包。

      這項技術必不可少, 因為隨著更多的設備接入網絡, 需要中央 “樞紐”來指揮所有的列車并確保它們按時到達正變得越來越重要。

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      從概念到現實

      工業4.0 中最重要的概念之一,是所有供應商都能操作的標準技術。不是使用十幾個現場總線協議,那只會將公司限制在與某個供應商做生意 (或需要轉換設備),工業4.0 的原則強調統一標準,讓每個人都進入到數字時代。這就是為什么時間敏感型網絡是一個如此有價值的概念,這也是在制定標準的過程中,為什么它得到如此多的關注的原因。

      更迅速地將技術轉化為現實的是強有力的協作。網絡基礎結構的提供者必須與客戶和自動化供應商緊密合作。如果這種合作按照所需的方式發生,廣泛應用就可能在兩年內發生,未來5年內時間敏感型網絡應能發揮更多的潛力。

      突破的第一步就是繼續采用OPC統一架構 (OPC UA)。一旦OPC UA將功能集成到一個框架中,它就應該配置時間敏感型網絡。

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      雖然公司無法立即更換現有機器,但它們必須改變基礎設施,使機器能夠更有效地相互通信,從而發揮TSN和IIoT的優勢。圖片來源: 思科公司

      為什么IEEE標準很重要

      在很多方面,TSN的成功被歸結為效率。這將有助于指導工業物聯網充分發揮其作用。另外,由于該技術基于IEEE標準,因此所有公司都可以參與。這就意味著有很多供應商,可以提供更廣泛的產品,來支持時間敏感型網絡。如果沒有這種生態系統存在,就不會有大量的公司跟進、實施這些技術。具有互操作性—實質上是所有供應商都必須遵守的標準--將推動該行業開發支持TSN標準的產品。

      很明顯, 當IEEE TSN工作小組完成實施時間敏感型網絡所需的核心標準時,工業物聯網的功能很快就可以付諸應用。隨著第一批時間敏感型網絡產品的部署實施,我們越來越接近這一現實。 (作者:Albert Mitchell)


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