工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) TSN+OPC UA組合正起步

在過去工業(yè)通訊架構(gòu)封閉的缺點(diǎn)下，工業(yè)4.0難以在此發(fā)揮，因而工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)倍受關(guān)注。其中，EtherCAT這幾年掀起熱潮，而TSN則是異軍突起。繼EtherCAT與OPC UA合作，近一步強(qiáng)化工廠OT端與企業(yè)IT端的信息傳輸技術(shù)后，近期在2018年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)(Hannover Messe)上，TSN也加強(qiáng)與OPC UA的布局，透過更多業(yè)者的助力為新組合添柴火。

工業(yè)4.0的新型態(tài)是打破過去封閉的制造現(xiàn)場(chǎng)，因此能讓機(jī)器設(shè)備間互相「溝通」的通訊技術(shù)就顯得格外重要，這讓過去以現(xiàn)場(chǎng)總線(Fieldbus)為主的通訊架構(gòu)突顯出其封閉性的缺失，也因此工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)再度受到市場(chǎng)關(guān)注。

雖然EtherCAT的發(fā)展速度加快，市場(chǎng)逐漸向其靠攏，不過另一以太網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TSN則是緊追在后。EtherCAT雖基于以太網(wǎng)技術(shù)，但其通訊架構(gòu)仍與一般商用以太網(wǎng)不同，業(yè)者若導(dǎo)入EtherCAT則需重新布線。但TSN能透過現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)讓所有的節(jié)點(diǎn)同步，而不必為了升級(jí)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)而重新布線。

制造現(xiàn)場(chǎng)對(duì)于通訊的要求是穩(wěn)定、可靠且實(shí)時(shí)，無法容忍一絲延遲影響設(shè)備運(yùn)行，而以太網(wǎng)絡(luò)雖是一般家庭、企業(yè)或數(shù)據(jù)中心廣泛的通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，但初期跨入工業(yè)領(lǐng)域后，其實(shí)時(shí)性的問題仍帶給制造業(yè)者諸多不變。不過，所幸發(fā)展至今，現(xiàn)在大多數(shù)的工業(yè)以太網(wǎng)都已可達(dá)到制造業(yè)者的要求。

TSN則在以太網(wǎng)絡(luò)帶寬中切出專屬通道，在傳輸中讓關(guān)鍵數(shù)據(jù)封包優(yōu)先處理，這意味著關(guān)鍵數(shù)據(jù)不必等待所有非關(guān)鍵數(shù)據(jù)完成傳輸后才開始傳送，從而確保更快速的傳輸路徑。

工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)未來仍面臨一些挑戰(zhàn)。雖然現(xiàn)階段可滿足于機(jī)器運(yùn)動(dòng)控制等方面已綽綽有余，但當(dāng)云端運(yùn)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)，甚至人工智能滲透到工業(yè)領(lǐng)域，工業(yè)通訊不能再局限于機(jī)器與傳感器之間，或機(jī)器與機(jī)器之間，而是擴(kuò)展到機(jī)器、人、云端和應(yīng)用等更豐富的連結(jié)，因而需要更大量的數(shù)據(jù)傳輸與處理需求，因而如何應(yīng)對(duì)、如何做到更精確實(shí)時(shí)的傳輸，將是未來工業(yè)4.0持續(xù)不斷的挑戰(zhàn)。

伴隨工業(yè)走向更佳智能化的發(fā)展，TSN與OPC UA的組合也讓工業(yè)通訊市場(chǎng)再添助力。OPC UA 是OPC基金會(huì)定義之工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)開放平臺(tái)的通信協(xié)議，此標(biāo)準(zhǔn)可使底層工廠到高端企業(yè)間的資料采擷、信息建模以及傳輸通訊更加安全可靠。用以實(shí)現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備和企業(yè)，以及不同廠商設(shè)備之間的溝通。

在工廠數(shù)據(jù)采集、傳輸或是生產(chǎn)運(yùn)行中，都需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)器狀態(tài)、生產(chǎn)能耗、生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，而TSN+OPC UA的組合恰能在整體上使得工廠的各個(gè)環(huán)節(jié)不論橫向或縱向的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)互通，讓工業(yè)4.0場(chǎng)景的應(yīng)用更強(qiáng)大。

TSN+OPC UA的組合在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用中尚處于起步階段，但越來越多制造商業(yè)者正在加速對(duì)其測(cè)試和驗(yàn)證，以便讓其更快走入市場(chǎng)中。不久前在剛剛結(jié)束的2018漢諾威工業(yè)展上，便有超過20家的制造廠商和組織聯(lián)合展開了一場(chǎng)針對(duì)TSN+OPC UA場(chǎng)景應(yīng)用的測(cè)試驗(yàn)證。

據(jù)悉，參與者包含工業(yè)務(wù)聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(AII)、Avnu聯(lián)盟、華為、美國(guó)國(guó)家儀器(NI)、施耐德(Schneider)等業(yè)者。通過真實(shí)的智能制造場(chǎng)景，現(xiàn)場(chǎng)演示透過TSN+OPC UA的組合，如何加速IT、OT、CT以及DT的融合。