打通OT與IT隔離帶TSN：智能工廠的“中央樞紐”

趙妍

網(wǎng)絡(luò)在智能工廠中扮演舉足輕重的角色，各種傳感器和設(shè)備機(jī)臺(tái)都需要通過(guò)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)互相鏈接，才能實(shí)現(xiàn)智慧工廠的愿景。

在工業(yè)企業(yè)內(nèi)網(wǎng)方面，傳統(tǒng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品主要集中于少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家。近年來(lái)，我國(guó)提出了工廠自動(dòng)化以太網(wǎng)（EPA）、工業(yè)過(guò)程/工廠自動(dòng)化無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（WIA-PA/FA）等技術(shù)，但產(chǎn)業(yè)化和商用水平低。

目前，時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）、工業(yè)軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）等新技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化成為國(guó)際產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的新熱點(diǎn)。“既有的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)對(duì)現(xiàn)有工業(yè)設(shè)備已綽綽有余，但若是要實(shí)現(xiàn)未來(lái)工業(yè)4.0，以云端服務(wù)器控管全球工業(yè)系統(tǒng)的愿景，則需倚靠TSN?！蹦彻I(yè)企業(yè)人士表示。

TSN是Time Sensitive Networking（時(shí)間敏感性網(wǎng)絡(luò)）的縮寫，是一個(gè)IEEE的工作組的項(xiàng)目，其核心技術(shù)包括網(wǎng)絡(luò)帶寬預(yù)留、精確時(shí)鐘同步與流量整形，保證了網(wǎng)絡(luò)低時(shí)延、高可靠性的需求等。

作為底層的通用架構(gòu)，TSN實(shí)現(xiàn)異構(gòu)性網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)交換，TSN通過(guò)一條以太網(wǎng)支持實(shí)時(shí)控制和同步，例如在運(yùn)動(dòng)應(yīng)用和機(jī)器人之間，TSN可以同時(shí)支持其他在制造業(yè)應(yīng)用中常見(jiàn)的數(shù)據(jù)通信。TSN使得更多企業(yè)可以在此架構(gòu)上實(shí)現(xiàn)OT和IT的融合。使得過(guò)去人們對(duì)于IT與OT連接的各種障礙得以獲得一個(gè)清晰而可行的解決之道，最終實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)，在這個(gè)基礎(chǔ)上，大數(shù)據(jù)應(yīng)用、人工智能分析等才能被實(shí)現(xiàn)。

來(lái)自于《控制工程》的報(bào)告，時(shí)間敏感型網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)主要有兩個(gè)，首先，它基于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)。其次，時(shí)間敏感型網(wǎng)絡(luò)在任何時(shí)候都可以設(shè)定速度運(yùn)行，不會(huì)停滯不前。

這項(xiàng)技術(shù)必不可少， 因?yàn)殡S著更多的設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)， 需要中央“樞紐”來(lái)指揮所有的列車并確保它們按時(shí)到達(dá)正變得越來(lái)越重要。

據(jù)了解，目前IEEE TSN工作組已完成了實(shí)施TSN所需的核心標(biāo)準(zhǔn)， 業(yè)界已開(kāi)發(fā)出支持TSN技術(shù)的首批產(chǎn)品。

國(guó)家儀器日前推出的TSN先期技術(shù)平臺(tái)，以便長(zhǎng)期支持開(kāi)發(fā)同步化與通信作業(yè)的全新標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。在思科和英特爾的協(xié)力合作之下，國(guó)家儀器協(xié)助客戶打造分布式系統(tǒng)，針對(duì)分布式控制與量測(cè)循環(huán)，執(zhí)行同步化I/O、程序代碼與精確的通信作業(yè)，而這些作業(yè)都能在以太網(wǎng)絡(luò)上完成。

TSN能夠在標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)絡(luò)上建立分布式、可同步化的Hard Real-Time系統(tǒng)。這些系統(tǒng)使用同樣的架構(gòu)執(zhí)行Real-Time控制與傳遞所有標(biāo)準(zhǔn)信息科技（IT）數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)著控制、量測(cè)、設(shè)定、人機(jī)接口（UI）與檔案交換架構(gòu)的整合。其網(wǎng)絡(luò)整合、安全控制流量與高效能的特性，可能會(huì)徹底改變系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與維護(hù)。