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TSN 助力 IIoT 和工業 4.0——不可不知的五件事

張傑     2021年3月25日
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製造業將在全球經濟複蘇中發揮至關重要的作用。看到隧道盡頭的光明,相當多重量級製造企業正計劃更快、更精準地擴大生產,應對日益增長的需求。然而,向好趨勢能否持續將取決於企業是否願意接受創新技術,不斷提高生產效率、降低運維成本。

時間敏感網絡 (TSN) 一直被視作助力工業 4.0 和工業互聯網 (IIoT) 應用實現低成本、高效率生產的先進技術。2020 年,已開始使用 TSN 技術的業內先行者通過多次虛擬演示向世人展示,TSN 不是未成形的想法,而是已開始落地的真實技術。展望未來之前,下麵這些要點信息將助您做出正確的投資選擇。

▎問題 1  ▎采用 TSN 技術有何益處?

答:TSN 的兩大宗旨是:一、整合周期性低延遲要求(時間敏感)的數據無縫納入整個工業流程中;二、呈現整個企業的詳細運行狀態,幫助企業主實時快速響應市場需求。通過 TSN 技術,企業主可以實現這兩個主要目標,並能享受以下收益:

  1. TSN 有助於實現高速網絡、大容量數據傳輸、高精度運動控製和低延遲。
  2. TSN 可以對網絡流量進行優先級排序,保證實時通訊,以便時間敏感數據在正確的時間傳輸至正確的位置上。由此,在基於標準以太網的工業自動化係統中,統一網絡上融合應用這一目標得以實現,由統一網絡為多種應用服務成為可能,並且無需擔心時間敏感數據不能及時抵達目的地。
  3. 由於數據傳輸可精確調度,避免非授權數據的流入,TSN 可以增強網絡安全性。

圖表:為多種應用服務的統一網絡

▎問題 2  ▎“統一網絡”重要嗎?

答:是的,融合 OT 和 IT 網絡形成統一網絡,是協調生成準確數據、便於企業洞察生產過程的必要前提。然而,如果兩個網絡存在差距,就極難實現融合,更別提將專有自動化“孤島”集成到 OT 環境中了。統一網絡有以下優勢:

  1. 通訊僅需一種工業標準
  2. 了解不同供應商協議的培訓成本降低
  3. 布線和維護成本降低

了解統一網絡的更多信息,請參閱《互操作:工業 4.0 時代 TSN 成功的保障》。

▎問題 3  ▎TSN 的潛在應用領域有哪些?

雖然 TSN 從音視頻橋 (AVB) 發展而來,但 TSN 的用途卻不僅限於音頻和視頻應用。極具潛力的 TSN 具有突出特點和優勢,可廣泛應用於半導體、汽車、機械、食品和飲料、化工、電力等眾多產業。不同領域的 TSN 應用要求各不相同,現行的 TSN 標準與實際應用中的 TSN 係統存在較大差距。bob手机在线登陆 攜手 Xilinx ,致力於發展 TSN 技術,助力工業 4.0 應用,詳見新聞稿

▎問題 4  ▎TSN 是否適用於我的應用?

以下 6 種情況可作參考,幫助您判斷貴司是否應部署 TSN 技術。

如果您符合 3 條及以上,那麼對您而言 TSN 是理想解決方案。

  • 整合標準或通信協議技術耗資巨大。
  • 隔離網絡結構導致現有網絡係統排錯成本高昂。
  • 網絡係統難以管理,需要額外投入時間和精力開發工具。
  • 現有係統和 IT 係統間存在互操作性問題。
  • 需要更高的帶寬開發自動化係統。
  • 需要加強網絡安全。

▎問題 5  ▎公司現有的生產流程和網絡設置狀況良好,為什麼還需要考慮部署 TSN

目前您能接受現在的產出,但從長期來看,很可能難以追趕已經擁抱 TSN 的競爭對手。您仍可以利用現有基礎設施擴大生產,但是擴張會麵臨局限,比如傳送帶是依靠 PROFINET 協議經由 HMI 通訊,將會麵臨兼容問題。另外,硬件實時運動控製使用 EtherCAT 協議,而機械臂控製使用 Mitsubishi CC-Link IE 等其他協議。雖然在必要的時候添加模塊並不麻煩,但供應商采用的以太網技術各不相同,管理來自不同供應商的設備絕非易事。在所有單元都被隔離的狀態下,很難整合數據,更別說優化流程,提高生產效率。長此以往,企業不得不麵臨與工業 4.0 和 IIoT 應用背道而馳的窘境。此外,一旦機器視覺、運動攝像頭等應用加入到統一網絡中,TSN 技術將使即插即生產成為現實。

圖表:在 TSN 統一網絡中集成更多應用

簡而言之,是 IT 和 OT 網絡整合讓工業 4.0 和 IIoT 應用成為可能。而 TSN 正是連接這兩種網絡的基礎,在網絡連接方麵極具優勢並能降低係統部署成本。目前,人們對 TSN 的了解還不夠,部分人誤以為 TSN 還是一項不成熟的技術,但事實上,TSN 的發展已超越 TSN 交換機、PLC、伺服電機、IO 等單個設備,朝著構建完整生態的方向發展,助力各類 IIoT 和工業 4.0 應用落地。

了解更多關於 bob手机在线登陆 TSN 技術的信息,請訪問微網站: www.moxa.com/TSN

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