本文图片来源：CEChina

　　

　　工业通信协议正在不断改进和增强新的功能，以为最终用户提供改进数据采集和获取新数据源的途径。

　　访问设备是询问设备以获取数据时面临的最后一个挑战。工业自动化系统通常将设备与控制网络隔离，以帮助最大限度地提高性能和可靠性。然而，这些隔离网络限制了访问数据的能力，要求控制器成为控制设备有限数据的代理。电机和驱动器等控制设备的功能越来越强大，产生的数据也越来越多。运营数据对资产管理很有价值；周期数据对生命周期监控也非常有价值。

　　在对系统进行编程和调试时，虽然其中一些数据是可用的，但工业通信协议正在改进，为访问新的数据源开辟了途径，这些数据源在系统运行时可用，而不仅仅是通过配置软件获得。

　　01 TSN有利于控制系统的数据采集

　　2018年，以太网通过时间敏感网络（TSN）规范获得增强。TSN提供设备时钟同步、流量优先级和流量整形功能。这使设备能够协调其通信调度，抢占流量，并中断大型传输，以穿插更高优先级的消息。这种功能组合使以太网能够应用于最苛刻的通信领域之一，即控制器和运动控制所需组件、以及其它设备之间的通信。

　　以太网最初的优势包括低成本布线、易用性和灵活的架构。对于同一个网络上的所有设备，真正的优势是从已经受控的元件上直接访问数据。

　　TSN提供的核心优势是确定性和融合。确定性是支持工厂车间时间关键型通信的基础，并通过最大限度地减少延迟和抖动来确保数据交付。融合使公司可将不同流量类型合并到同一个网络上，而不会影响车间通信的性能。这对于共享运营见解，从而提高整个企业的过程透明度至关重要。这种数据访问可用于获得见解，以优化制造设备、设施和整个组织。

　　由于TSN是标准以太网的扩展，它还可以与现有的网络技术和设备进行互操作。因此，它可以与现有设备一起使用，从而减少系统投资。来自多家供应商的支持TSN的交换机，能够将高性能流量分段以控制网络，同时继续允许后台“合并”流量用于数据采集。

　　02 融合网络的四大优势

　　合并流量意味着无法共存的协议的组合，例如简单网络管理协议（SNMP）和其它非确定性通信，如数据或视频流量所需的通信。我们会见到很多协议的共存，如OPC UA、EtherNet/IP、Profinet、SLMP和任何形式的标准以太网流量。

　　融合网络下的数据采集具有四大优势：

　　1. 以前为确保确定性能而被隔离在控制网络之外的控制设备，现在可以被寻址，并可被其他应用访问，以用于高级分析和数字孪生。

　　2.设备正变得越来越智能和复杂。这些都需要管理，并且可以通过连接来实现。

　　3.通过使用通用网络简化了架构，改进了部署。

　　4.通过简化架构，减少故障检修和成本。

▲图：融合网络的优势包括从隔离设备、托管设备获得数据分析、改进部署和更简单的架构等。

　　基于TSN的以太网能够开发和使用更智能的机器，提供更多的运营数据。增加新的数据采集功能将带来更多竞争优势。

　　TSN从根本上增强了以太网的功能。领先的技术供应商已经提供了以太网输入/输出（I/O）芯片组和固件，以便开发基于TSN的新设备和基础设施组件。很多自动化供应商已经在其产品中采用了这些组件，包括可编程逻辑控制器 (PLC)、I/O和运动控制。概念验证已经展示好几年了，运动控制确定性达到新的水平，直接提高了产品质量。现在，用户可以在同一条线路上集成视频和确定性控制通信。

　　这一技术趋势为机器设计师和制造商提供了许多商业机会。选择具有TSN功能的产品，机器设计师可以增加其市场占有率并获得竞争优势。

　　机器设计师可以从领先的供应商那里选择产品，来设计基于TSN的解决方案。得益于软件和简单的硬件修改，可以更新现有的工业控制系统以支持这些优势。

　　工业通信需要面向未来，并实现更高水平的性能。机器设计师和制造商应该跳出框框思考，尽早应用这项新技术，以获得明确和可衡量的竞争优势。他们需要立即采取行动，提供与TSN兼容的产品，或升级具有TSN功能的现有机器。这样，他们就可以帮助客户创建未来工厂，同时在快速增长的市场中提高竞争力。

　　组织不需要将整个企业转换为TSN。它有自己的位置，在需要性能和数据可访问性的功能孤岛中。TSN将这些孤岛通过交换机连接到企业网络，将两个世界有效地结合在一起。企业不需要在整个工厂范围内转换为 TSN。它有自己的用武之地，在需要性能和数据可访问性的功能孤岛。这些 TSN 岛屿可通过交换机与企业网络桥接，将两个世界简洁有效地连接起来。（作者 | Thomas Burke）

　　关键概念： 

　　■ 了解运营数据对资产管理的价值以及周期数据对生命周期监控的价值。

　　■ 了解基于TSN的以太网的基础知识，以及它们如何改进数据采集。

　　思考一下： 

　　基于TSN的以太网如何满足数据采集需求？