作者 | Thomas Burke

工業通信協議正在不斷改進和增強新的功能，以為最終用戶提供改進數據采集和獲取新數據源的途徑。

訪問設備是詢問設備以獲取數據時面臨的最后一個挑戰。工業自動化系統通常將設備與控制網絡隔離，以幫助最大限度地提高性能和可靠性。然而，這些隔離網絡限制了訪問數據的能力，要求控制器成為控制設備有限數據的代理。電機和驅動器等控制設備的功能越來越強大，產生的數據也越來越多。運營數據對資產管理很有價值；周期數據對生命周期監控也非常有價值。

在對系統進行編程和調試時，雖然其中一些數據是可用的，但工業通信協議正在改進，為訪問新的數據源開辟了途徑，這些數據源在系統運行時可用，而不僅僅是通過配置軟件獲得。

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TSN有利于控制系統的數據采集

2018年，以太網通過時間敏感網絡（TSN）規范獲得增強。TSN提供設備時鐘同步、流量優先級和流量整形功能。這使設備能夠協調其通信調度，搶占流量，并中斷大型傳輸，以穿插更高優先級的消息。這種功能組合使以太網能夠應用于最苛刻的通信領域之一，即控制器和運動控制所需組件、以及其它設備之間的通信。

以太網最初的優勢包括低成本布線、易用性和靈活的架構。對于同一個網絡上的所有設備，真正的優勢是從已經受控的元件上直接訪問數據。

TSN提供的核心優勢是確定性和融合。確定性是支持工廠車間時間關鍵型通信的基礎，并通過最大限度地減少延遲和抖動來確保數據交付。融合使公司可將不同流量類型合并到同一個網絡上，而不會影響車間通信的性能。這對于共享運營見解，從而提高整個企業的過程透明度至關重要。這種數據訪問可用于獲得見解，以優化制造設備、設施和整個組織。

由于TSN是標準以太網的擴展，它還可以與現有的網絡技術和設備進行互操作。因此，它可以與現有設備一起使用，從而減少系統投資。來自多家供應商的支持TSN的交換機，能夠將高性能流量分段以控制網絡，同時繼續允許后臺“合并”流量用于數據采集。

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融合網絡的四大優勢

合并流量意味著無法共存的協議的組合，例如簡單網絡管理協議（SNMP）和其它非確定性通信，如數據或視頻流量所需的通信。我們會見到很多協議的共存，如OPC UA、EtherNet/IP、Profinet、SLMP和任何形式的標準以太網流量。

融合網絡下的數據采集具有四大優勢：

1. 以前為確保確定性能而被隔離在控制網絡之外的控制設備，現在可以被尋址，并可被其他應用訪問，以用于高級分析和數字孿生。

2.設備正變得越來越智能和復雜。這些都需要管理，并且可以通過連接來實現。

3.通過使用通用網絡簡化了架構，改進了部署。

4.通過簡化架構，減少故障檢修和成本。

▲圖：融合網絡的優勢包括從隔離設備、托管設備獲得數據分析、改進部署和更簡單的架構等。

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利用TSN改進數據可訪問性

基于TSN的以太網能夠開發和使用更智能的機器，提供更多的運營數據。增加新的數據采集功能將帶來更多競爭優勢。

TSN從根本上增強了以太網的功能。領先的技術供應商已經提供了以太網輸入/輸出（I/O）芯片組和固件，以便開發基于TSN的新設備和基礎設施組件。很多自動化供應商已經在其產品中采用了這些組件，包括可編程邏輯控制器 (PLC)、I/O和運動控制。概念驗證已經展示好幾年了，運動控制確定性達到新的水平，直接提高了產品質量。現在，用戶可以在同一條線路上集成視頻和確定性控制通信。

這一技術趨勢為機器設計師和制造商提供了許多商業機會。選擇具有TSN功能的產品，機器設計師可以增加其市場占有率并獲得競爭優勢。

機器設計師可以從領先的供應商那里選擇產品，來設計基于TSN的解決方案。得益于軟件和簡單的硬件修改，可以更新現有的工業控制系統以支持這些優勢。

工業通信需要面向未來，并實現更高水平的性能。機器設計師和制造商應該跳出框框思考，盡早應用這項新技術，以獲得明確和可衡量的競爭優勢。他們需要立即采取行動，提供與TSN兼容的產品，或升級具有TSN功能的現有機器。這樣，他們就可以幫助客戶創建未來工廠，同時在快速增長的市場中提高競爭力。

組織不需要將整個企業轉換為TSN。它有自己的位置，在需要性能和數據可訪問性的功能孤島中。TSN將這些孤島通過交換機連接到企業網絡，將兩個世界有效地結合在一起。企業不需要在整個工廠范圍內轉換為 TSN。它有自己的用武之地，在需要性能和數據可訪問性的功能孤島。這些 TSN 島嶼可通過交換機與企業網絡橋接，將兩個世界簡潔有效地連接起來。

審核編輯：黃飛

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