【中國傳動網(wǎng) 企業(yè)動態(tài)】 從現(xiàn)場總線時代到OPC UA TSN的發(fā)展趨勢，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)影響的不僅是技術(shù)，也影響著產(chǎn)業(yè)的商業(yè)模式。

在70年代末，現(xiàn)場總線出現(xiàn)，總線技術(shù)是伴隨著控制技術(shù)而發(fā)展的，當(dāng)大量的儀表信號經(jīng)過長距離傳輸至中央控制室的時候，帶來了接線的復(fù)雜以及干擾，這些為控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行帶來了不便，而現(xiàn)場總線則將這些物理信號數(shù)字化，大幅度減少了接線以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，并且通過總線，也帶來了配置、診斷與維護的便利。

但是，現(xiàn)場總線實在種類太多，由于各個公司都形成了自身的總線，在歷史上據(jù)說“有多少個控制器廠商，就有多少種現(xiàn)場總線”，即使僅以IEC61158標(biāo)準(zhǔn)為參考，也多達18種，如圖1。

現(xiàn)場總線的差異是巨大的，包括電平、電纜、接頭、終端電阻、網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)幀長度、帶寬、最大節(jié)點數(shù)、節(jié)點間距、校驗位、診斷方式多個維度的差異，這使得現(xiàn)場總線雖然解決了遠程數(shù)據(jù)采集、分布式控制，但由于總線本身的差異，使得其無法互連。

在2001年，由貝加萊推出了第一個實時以太網(wǎng)技術(shù)POWERLINK，采用了通用的以太網(wǎng)技術(shù)，這使得基本的帶寬、間距、數(shù)據(jù)幀、物理信號、連接端子(RJ45或M12)等統(tǒng)一，物理層和數(shù)據(jù)鏈路層采用了以太網(wǎng)技術(shù)，而應(yīng)用層則采用了廣為使用的CANopen，所謂“CANopen Over Ethernet”,之后，各家公司分別推出了相應(yīng)的實時以太網(wǎng)技術(shù)，如圖2。

實時以太網(wǎng)技術(shù)相對于傳統(tǒng)現(xiàn)場總線，帶寬、節(jié)點數(shù)、循環(huán)周期、時鐘同步都大幅提升，因此更為適應(yīng)于分布式控制，而且以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀較大，適合于較大的數(shù)據(jù)容量。

但是，隨著智能制造的推進，對于制造“協(xié)同”有著更高的要求，而這個時候就需要在不同的機器間進行溝通，而各個機器所采用的卻非相同的通信協(xié)議，這使得需要實現(xiàn)“語義互操作”，即在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間進行語義的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的構(gòu)建，而另一方面，網(wǎng)絡(luò)對于IT與OT的數(shù)據(jù)融合有了新的要求，IT數(shù)據(jù)更強調(diào)容量、安全（Security），而OT則強調(diào)確定性、安全（Safety）、穩(wěn)定與可靠，如何實現(xiàn)這兩種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的融合，并在語義層定義規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，這是OPC UA之所以被推進的原因。工業(yè)界將聚焦點放在了OPC UA +TSN的融合上，如圖3。

參考一下Internet協(xié)議族，我們會發(fā)現(xiàn)，OPC UA TSN解決了整個Internet幾個層級的問題，TSN解決了1+2層的協(xié)議問題，而OPC UA TSN則解決了采用通用的Internet進行傳輸?shù)膯栴}，也即，OPC UA TSN解決了Internet對應(yīng)在工業(yè)領(lǐng)域的七層架構(gòu)問題，在解決實時數(shù)據(jù)與非實時數(shù)據(jù)傳輸時，TSN采用了VLAN技術(shù)，而當(dāng)無需進行實時性傳輸時的數(shù)據(jù)則采用IP、TCP方式來傳輸，OPC UA對于底層的網(wǎng)絡(luò)傳輸方式支持各種應(yīng)用層協(xié)議，http(s)、UADP等，以及OPC UA C/S模式、Pub/Sub模式（IEC62451-Part13），整體架構(gòu)如圖4所示.

而OPC UA在這里最為關(guān)鍵的是OPC UA信息模型，以及OPC UA設(shè)備特定行規(guī)的定義，這是OPC UA的角色。

-->開放戰(zhàn)勝封閉

開放的世界互聯(lián)，才能使得制造業(yè)分享來自于互聯(lián)網(wǎng)世界豐富的資源：

基礎(chǔ)設(shè)施資源：由于互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，存儲、網(wǎng)絡(luò)傳輸均已經(jīng)大量發(fā)展，進而變得成本低廉，尤其是今天的移動終端已經(jīng)完全可以代替過去的HMI來為工程師顯示現(xiàn)場的狀態(tài)。

豐富的軟件資源：豐富的仿真、建模軟件、開源技術(shù)、人工智能、機器視覺、智能傳感器技術(shù)為自動化帶來更多的低成本資源。

-->OICT融合帶來全局優(yōu)化

通過工業(yè)互聯(lián)技術(shù)，實現(xiàn)OICT的融合，使得整個制造業(yè)可以實現(xiàn)更為廣泛的生產(chǎn)效能提升。

協(xié)同制造：通過設(shè)備間的互聯(lián)，消除中間浪費環(huán)節(jié)、縮短工藝切換時間等可以提高生產(chǎn)整體效率，尤其是在個性化制造時代，壓縮工藝切換的時間對于提升生產(chǎn)效率，降低成本至關(guān)重要。

邊緣計算：通過OPC UA TSN對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的獲取，可以實現(xiàn)對全局的優(yōu)化，邊緣計算主要基于策略性、規(guī)劃、調(diào)度性問題而產(chǎn)生，由于今天IT技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸、存儲、計算、數(shù)據(jù)處理能力使得過去難以實現(xiàn)的優(yōu)化得以實現(xiàn)。

-->商業(yè)模式即將發(fā)生的變化

全生命周期服務(wù)：機器制造商可以為客戶提供基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的服務(wù)，包括預(yù)測性維護、工藝設(shè)計能力租賃、基于時間的服務(wù)租用等延伸性的服務(wù)，更為緊密的發(fā)揮自身的技術(shù)能力，獲得盈利，而對用戶也降低了自身的資源消耗。

低成本運營：基于分布式計算工業(yè)云服務(wù)與應(yīng)用APP，用戶無需部署自己的高昂費用的基礎(chǔ)設(shè)施，以及購買大量的軟件，而僅需通過低廉的成本購買或租用APP的使用權(quán)，來讓自己的公司輕資產(chǎn)運行。

互聯(lián)網(wǎng)帶給我們的不僅僅是連接，也會帶來業(yè)務(wù)模式的變化。

ACW 2018，貝加萊將在D區(qū)--創(chuàng)新區(qū)展示最新的OPC UA TSN技術(shù)展示，并于14日C-222主題分享“OPC UA TSN—互聯(lián)網(wǎng)改變自動化世界”，歡迎光臨咨詢。