四月的春風十裏，
終究拗不過五月的夏意初長，
C小C今日要帶你解鎖一個浪漫的驚喜！~~~
——一種將TSN與5G技術結合的無線多工業總線協議閥島
在工業的宏大舞台上，科技上午飛速發展正以令人驚歎的速度翩翩起舞，一場融合了TSN（時間敏感網絡）與5G技術的融合的變革，上海勃傲自動化為無線多工業總線協議閥島帶來嶄新的浪漫篇章。
TSN（時間敏感網絡），如同一位精準的指揮家，通過優化以太網協議，憑借其高精度的時間同步和確定性通信能力，讓數據在網絡中有序流淌。而5G技術，則像是一位靈動的舞者，以其低延遲、高帶寬和大容量的特性，為工業無線通信提供了強大的支持讓工業設備釋放出無限的活力。
當TSN（時間敏感網絡）與5G這兩位“舞伴”攜手，共同融入無線多工業總線協議閥島時，一場震撼人心的工業“舞會”就此拉開帷幕。總線閥島作為工業自動化係統中的關鍵部件，在TSN與5G的加持下，體現驚人的能量。
01浪漫篇章 |技術亮點
1. 主要技術亮點
1.1 低時延與高可靠性傳輸
5G的uRLLC與TSN功能匹配，可實現最低空口時延1ms、時間同步誤差<1μs，其(qi)低(di)時(shi)延(yan)高(gao)可(ke)靠(kao)傳(chuan)輸(shu)能(neng)力(li)能(neng)滿(man)足(zu)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)實(shi)時(shi)控(kong)製(zhi)與(yu)監(jian)測(ce)要(yao)求(qiu)，如(ru)機(ji)械(xie)臂(bi)協(xie)同(tong)作(zuo)業(ye)可(ke)實(shi)現(xian)毫(hao)秒(miao)級(ji)及(ji)更(geng)低(di)端(duan)到(dao)端(duan)時(shi)延(yan)，確(que)保(bao)精(jing)準(zhun)協(xie)同(tong)。
1.2 精準時間同步
TSN和5G網絡各有時鍾同步機製。通過UE（用戶設備）、gNB（基站）和UPF（用戶麵功能）之間的時鍾同步，5G作為TSN網橋時，能夠保障數據傳輸的確定性時延。精準時間同步確保工業設備協同，避免時鍾偏差致生產問題。如基於雲原生的5G - TSN方案同步精度小於600ns，滿足工業自動化時間同步要求。
1.3 靈活的網絡資源管理
5G網絡的大帶寬和高容量特性，為工業網絡的擴展提供了有力支持。通過網絡切片技術，5Gwangluokeyiweibutongdegongyeyingyongchuangjianluojishangdulidewangluoqiepian，meigeqiepiankegenjutedingdeyewuxuqiujinxingziyuanfenpeiheyouhua。liru，zaitongshizhichiyuanchengkongzhiheshipinjiankongdengbutongyewushi，quebaogezidefuwuzhiliang。
1.4 強大的互聯互通能力
TSN技術基於標準以太網協議，具有良好的互聯互通優勢。5G技(ji)術(shu)則(ze)為(wei)無(wu)線(xian)設(she)備(bei)提(ti)供(gong)了(le)廣(guang)泛(fan)的(de)接(jie)入(ru)能(neng)力(li)，使(shi)得(de)無(wu)線(xian)多(duo)工(gong)業(ye)總(zong)線(xian)協(xie)議(yi)閥(fa)島(dao)能(neng)夠(gou)與(yu)各(ge)種(zhong)工(gong)業(ye)設(she)備(bei)和(he)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)通(tong)信(xin)，打(da)破(po)信(xin)息(xi)孤(gu)島(dao)。例(li)如(ru)，在(zai)智(zhi)能(neng)工(gong)廠(chang)中(zhong)，移(yi)動(dong)機(ji)器(qi)人(ren)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)5G與固定設備進行通信，同時固定設備之間的通信則通過TSN有線網絡進行，實現無線與有線網絡的協同工作。
1.5 開放性和可擴展性
TSNjuyouxieyikaifangdetedian，yiyuyuqitaxitongheshebeijinxingjicheng。zhezhongkaifangxingshidewuxianduogongyezongxianxieyifadaonenggoushiyingbutongdegongyeyingyongchangjingheshebeixuqiu，bianyuzaixianyougongyewangluojichushangjinxingshengjihekuozhan。liru，suizhegongyeshengchanguimodekuodaheshebeishuliangdezengjia，wuxianduogongyezongxianxieyifadaonenggoulinghuodikuozhanwangluorongliang，manzubuduanzengchangdelianjiexuqiu。
1.6 多協議自適應切換
閥島支持CC-LINK IE、PROFINET、Ethernet/IP、等(deng)多(duo)種(zhong)工(gong)業(ye)總(zong)線(xian)協(xie)議(yi)的(de)自(zi)適(shi)應(ying)切(qie)換(huan)。這(zhe)一(yi)特(te)性(xing)使(shi)得(de)閥(fa)島(dao)能(neng)夠(gou)無(wu)縫(feng)對(dui)接(jie)不(bu)同(tong)廠(chang)商(shang)的(de)設(she)備(bei)和(he)係(xi)統(tong)，極(ji)大(da)地(di)提(ti)高(gao)了(le)工(gong)業(ye)現(xian)場(chang)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)和(he)兼(jian)容(rong)性(xing)。例(li)如(ru)，在(zai)複(fu)雜(za)的(de)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)環(huan)境(jing)中(zhong)，設(she)備(bei)可(ke)能(neng)來(lai)自(zi)不(bu)同(tong)廠(chang)商(shang)，支(zhi)持(chi)多(duo)種(zhong)協(xie)議(yi)自(zi)適(shi)應(ying)切(qie)換(huan)的(de)閥(fa)島(dao)能(neng)夠(gou)確(que)保(bao)這(zhe)些(xie)設(she)備(bei)之(zhi)間(jian)的(de)通(tong)信(xin)和(he)協(xie)同(tong)工(gong)作(zuo)。
2. 核心技術內容
2.1 5G TSN融合技術
5G係統與TSN網絡係統在技術上融合創新並協同部署。通過支持802.1Qci和802.CB協議以及5G Delay Critical GBR QoS management功能，同時在控製麵引入TSN AF（應用功能），用戶麵引入NW-TT（UPF側）和DS-TT（UE側），實現相關端口、協議數據單元以及QoS機製的映射。這種融合技術能夠支持TSN相關流量的調度，確保端到端的確定性連接。
2.2 時間同步技術
采用高精度時鍾同步技術，如IEEE 1588v2、GPS、北鬥衛星等，實現μs級時鍾同步。通過5G係統分發外部時鍾，以及通過SIB9和UAI配置實現5G網絡時鍾同步。例如，5G網絡中的gNB可從5G GM獲取時鍾後傳遞給UE和UPF，TSN網絡則基於IEEE 802.1AS規範實現域內時間同步。
2.3 流量調度技術
TSN中的流量分類與5G網絡的業務類型建立映射關係，同時保留TSN對於流量配置的相關標記。5G網絡通過QoS為TSN數據包分配優先級，保障TSN數據包的優先級和可靠性。例如，5G係統的TSN AF可將本地配置或來自TSN網絡控製器的QoS信息映射為TSN QoS參數，PCF則將TSN QoS參數映射為5G QoS參數。
2.4 網絡切片技術
為不同的工業應用創建邏輯上獨立的網絡切片，每個切片可根據特定的業務需求進行資源分配和優化。通過網絡切片技術，5G網(wang)絡(luo)能(neng)夠(gou)更(geng)好(hao)地(di)滿(man)足(zu)工(gong)業(ye)環(huan)境(jing)中(zhong)多(duo)種(zhong)業(ye)務(wu)對(dui)網(wang)絡(luo)資(zi)源(yuan)的(de)不(bu)同(tong)需(xu)求(qiu)。例(li)如(ru)，在(zai)智(zhi)能(neng)工(gong)廠(chang)中(zhong)，不(bu)同(tong)的(de)生(sheng)產(chan)環(huan)節(jie)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)不(bu)同(tong)的(de)網(wang)絡(luo)切(qie)片(pian)進(jin)行(xing)通(tong)信(xin)，確(que)保(bao)各(ge)自(zi)的(de)服(fu)務(wu)質(zhi)量(liang)。
2.5 協議自適應切換技術
閥島完成了5G與工業協議
（PROFIET.ETHERNET/IP,MODBUS-TCP,CC-LinkIE FiledBasic,CC-LinkIE TSN等）的de適shi配pei，可ke以yi自zi主zhu完wan成cheng不bu同tong協xie議yi的de切qie換huan。這zhe種zhong協xie議yi切qie換huan技ji術shu使shi得de閥fa島dao能neng夠gou能neng夠gou根gen據ju連lian接jie設she備bei的de協xie議yi類lei型xing自zi動dong識shi別bie並bing切qie換huan相xiang應ying的de通tong信xin協xie議yi，無wu需xu人ren工gong幹gan預yu。這zhe種zhong自zi適shi應ying切qie換huan機ji製zhi基ji於yu協xie議yi識shi別bie和he配pei置zhi管guan理li技ji術shu，確que保bao設she備bei在zai不bu同tong協xie議yi環huan境jing下xia能neng夠gou無wu縫feng通tong信xin。
3. 與當前國內外同類技術主要參數、效益、市場競爭力的比較
3.1 主要參數比較
3.2 效益比較
3.3 市場競爭力比較
4. 綜合分析
本技術：結合5G和TSN技術，支持多種工業總線協議，具有低時延、高可靠性、精準時間同步等優勢，能夠顯著提高生產效率，降低維護成本，提升係統靈活性。適用於智能製造、智能電網、智能交通等多個領域，具有較高的市場競爭力。
國內外同類技術：國內外同類5G和TSN技術都處於發展初期，技術成熟度有限，主要應用於智能製造和工業自動化領域。
綜上所述，本技術在技術先進性、創新性和市場競爭力方麵具有顯著優勢，能夠有效解決企業的痛點，推動工業物聯網的發展，具有廣闊的應用前景和市場潛力。
02浪漫篇 | 應用情況和效益
1、應用情況
5G商用三年來，產業成效已經初步顯現，目前多家車企製造企業正在開展5G工廠創新，5G+工業互聯網將是汽車製造領域新的發力點，期望5G的URLLC特性能夠打破傳統工業網絡結構，解決現存網絡痛點。
2、實際應用案例
2.1. 智能製造生產線
某焊裝車間平麵布局圖
應用背景：某汽車製造焊裝車間的平麵布局圖如上，車間麵積44544㎡，該車間每年總產能20萬台，每64秒輸出一輛焊裝車身。整個車間包含機器人370多台，主要完成焊接、搬運、塗膠、弧焊、鉚接、螺柱焊等工藝。車間內存在多種物料運送方式，車身下部線、主線、補焊線內部采用輥床滑撬輸送，工位節距6米；其餘各線體區域內通過機器人搬運的形式完成工件的輸送；機艙前地板總成、後地板總成、側圍總成及頂蓋總成通過EMS小車輸送至主線進行合拚。
解決方案：該企業采用了本項目開發的基於5G和TSN的工業總線閥島。係統通過5G網絡實現了閥島設備的無線化部署，同時利用TSN的高精度時間同步功能，確保了設備之間的精確協同工作。
應用效果：
工藝方案1：機器人工具抓手案例
5G閥島在機器人工具上的安裝應用
工藝方案2：轉台夾具設備
生產效率提升：5G相比有線是扁平化架構，組網簡單；並提供IT非實時與OT實時多業務共用一張網的能力，從而降本增效。生產效率提高了30%，生產周期縮短了20%。
設備可靠性提高：頂蓋線體在5G化改造後，主PLC與現場設備之間，以及機器人PLC與下掛IO之間的實時數據交互，采用5G URLLC進行連接。5G一張網支持實時/非實時業務，主PLC通過5G UPF接入, 現場設備通過5G終端星型扁平化接入。其中5G 基站部署在車間，5G UPF下沉車間，提供實時網絡交互。設備故障率降低了50%，生產中斷時間減少了60%。
靈活性增強：傳統工業網絡存在不柔性，不智能等問題， 5G URLLC應用於焊裝車間，將為汽車製造會帶來三大類價值場景、去掉有線束縛的柔性化應用、IT/OT融合智能化應用、創新應用
3.電子總裝場景IT/OT融合智能化應用
應用背景：小家電製造工廠，分為鈑金、電子、注塑、磁控管和總裝幾大車間。其中總裝車間連接場景最複雜。如下圖所示，是某廠家微波爐總裝車間布局：
某小家電總裝車間布局
以某廠家微波爐總裝生產線為例，該生產線整合了微波爐的所有20L平台，年產量穩定在200萬以上，可以有效地保障設備稼動率。在充分考慮整線自動化的可行性基礎上，結合線外組件化和預定位，線上裝配和智能化AGV配送係統並搭配信息化，實現生產過程的全管控。
產線基本情況：線長≤86m，線寬≤8m，自動化工位29個，機器人10台，AGV2台，不良下線點5個，返修上線點2個，生產節拍10秒。
圖4-4 某小家電總裝產線
總裝車間總麵積約5萬平米，總裝產線大約50條。
該微波爐總裝線自下而上依次是現場設備層、分段控製層和整線控製層，工業以太網主要使用CC-Link IE。總裝線的控製一共分為4段，設備總共17台從PLC分別控製各段設備。同時設置主PLC和工控機進行整條線的協同控製，以及與車間MES係統的通信。
總裝車間的整體組網情況：主PLC與MES之間采用標準以太網, 主PLC與從站PLC之間采用工業以太網（CC-Link IE），從站PLC與現場設備之間采用信號電纜。
在上述微波爐總裝產線，從PLC與yu工gong位wei執zhi行xing機ji構gou之zhi間jian的de現xian場chang實shi時shi控kong製zhi采cai用yong信xin號hao電dian纜lan，機ji器qi人ren與yu視shi覺jiao工gong控kong機ji之zhi間jian的de數shu據ju采cai集ji和he控kong製zhi信xin號hao采cai用yong工gong業ye以yi太tai網wang。傳chuan統tong有you線xian網wang絡luo的de主zhu要yao問wen題ti：布線費時費力，且通信易受到來自電源、變頻器等設備的電磁幹擾。
解決方案：該企業引入了本項目的工業總線閥島，利用5G網絡的無線化特性，實現了倉儲設備的靈活部署和高效通信。係統支持多設備連接，能夠實時監控和控製倉儲設備的運行狀態。
應用效果：
小家電總裝產線5G化改造前後組網架構
5G化改造後，將現場I/O和集中部署的PLC用5G URLLC連接起來，承載了CC-Link IE協議，主PLC與下掛設備之間的數據全部采用5G承載。
成本降低：小家電產線自動化變革，人工線變為自動線，引入更多自動化設備和機器人，減少人力，支持麵向C2M的小批量多品種的柔性生產。布線成本降低了40%，維護成本降低了30%。
設備靈活性提高：智能從站，引入更多自動化設備和機器人，現場自動化設備數量和種類增加。機器人等現場設備的控製由主PLC統一處理，不需要再設置工位上的從PLC。
係統可靠性增強：係統運行穩定，數據傳輸可靠，設備故障率降低了40%。
02 浪漫篇 | 用戶反饋
1. 汽車製造企業
“采用5G和TSN結合的工業總線閥島後，我們的生產線變得更加靈活和高效。針對一些特殊工藝設備：工具切換、MES線、轉台、轉鼓、滑台、升sheng降jiang設she備bei等deng，剪jian辮bian子zi應ying用yong在zai生sheng產chan效xiao率lv方fang麵mian顯xian著zhu提ti高gao，設she備bei故gu障zhang率lv大da幅fu降jiang低di。係xi統tong的de穩wen定ding性xing和he可ke靠kao性xing超chao出chu了le我wo們men的de預yu期qi，為wei我wo們men的de智zhi能neng製zhi造zao轉zhuan型xing提ti供gong了le有you力li支zhi持chi。”
2. 家電企業
“現場設備層級控製網絡在引入5G與TSN工gong業ye總zong線xian設she備bei後hou，我wo們men的de流liu水shui產chan線xian設she備bei布bu局ju更geng加jia靈ling活huo，布bu線xian成cheng本ben和he維wei護hu成cheng本ben大da幅fu降jiang低di。係xi統tong運yun行xing穩wen定ding，數shu據ju傳chuan輸shu可ke靠kao，設she備bei故gu障zhang率lv明ming顯xian減jian少shao。這zhe不bu僅jin提ti高gao了le我wo們men的de運yun營ying效xiao率lv，還hai提ti升sheng了le我wo們men的de市shi場chang競jing爭zheng力li。
03浪漫篇 | 市場推廣情況
1. 行業認可
benxiangmudejishuchengguozaiduogexingyededaoleguangfanrenke。xiangmutuanduiyiyuduojiazhimingqiyejianlilehezuoguanxi，gongtongtuidongjishudetuiguangyingyong。xiangmuchengguoyiruxuanduogexingyezhanhuiheyantaohui，huodelexingyezhuanjiaheyonghudegaodupingjia。
勃傲5G工業總線產品受邀參加2024MWC巴塞羅那
勃傲5G工業總線產品受邀參加2023迪拜MBBF
2023年 5G世界大會 勃傲5G工業總線產品接受媒體專訪
長城產線 勃傲5G工業總線閥島應用
上海法信產線 勃傲5G工業總線閥島應用
2. 市場拓展
項目團隊積極拓展市場，將技術成果推廣到更多行業和領域。目前，係統已在汽車製造、物流倉儲、能源管理等多個行業實現了應用，並取得了良好的效果。未來，項目團隊將繼續拓展市場，推動技術的廣泛應用。
3. 用戶培訓與支持
weilequebaoyonghunenggougenghaodiyingyongheweihuxitong，xiangmutuanduitigonglequanmiandeyonghupeixunhejishuzhichifuwu。tongguoxianshangxianxiaxiangjiehedefangshi，weiyonghutigongxitongcaozuo、維護和優化等方麵的培訓。同時，項目團隊還建立了專業的技術支持團隊，為用戶提供及時的技術支持和解決方案。
04浪漫篇| 技術成果及預期
1. 技術成果
1.1 係統開發與集成
本項目成功開發了一種將TSN與5G技術相結合的工業總線閥島。該係統集成了5G通信模塊、高精度時間同步模塊、shishikongzhimokuaiyijizhinenghuazhenduanyuweihugongneng，shixianlegongyezongxianfadaodewuxianhuabushuhegaoxiaoshishikongzhi。tongguomokuaihuasheji，xitongjubeilianghaodekekuozhanxinghejianrongxing，nenggouyuxianyoudegongyezidonghuashebeiwufengduijie。
1.2 性能驗證與測試
經過嚴格的測試和驗證，係統在多個關鍵性能指標上達到了預期目標：
通信延遲：係統通信延遲低於4毫秒，滿足高實時性控製需求。
數據傳輸速率：係統支持高達10Gbps的數據傳輸速率，能夠處理大量實時數據。
時間同步精度：係統時間同步誤差控製在微秒級別，確保設備協同工作的高精度。
可靠性：係統丟包率低於0.1%，在複雜工業環境中表現出色。
1.3 應用案例與示範
本項目已在多個實際工業場景中進行了應用示範，包括智能製造生產線、zidonghuacangchuxitongheyuanchengjiankongxitong。zaizhexiechangjingzhong，xitongbiaoxianchuse，xianzhutigaoleshengchanxiaolvheshebeikekaoxing。liru，zaimouzhinengzhizaoshengchanxianzhong，xitongshixianlegaojingdudeshishikongzhi，shengchanxiaolvtigaole30%，設備故障率降低了50%。
2. 預期效益
2.1 經濟效益
成本降低：通過無線化部署，減少了布線成本和施工難度，降低了初始投資成本。同時，減少了因網絡故障導致的生產中斷，降低了維護成本。
效率提升：係統高實時性和高帶寬特性顯著提高了生產效率，縮短了生產周期，降低了生產成本。預計企業生產效率可提高30%-50%，生產成本降低20%-30%。
市場競爭力：係統的技術優勢能夠提升企業的市場競爭力，為企業帶來更多的市場份額和經濟效益。
2.2 社會效益
推動產業升級：本(ben)項(xiang)目(mu)的(de)技(ji)術(shu)成(cheng)果(guo)將(jiang)推(tui)動(dong)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)領(ling)域(yu)的(de)技(ji)術(shu)升(sheng)級(ji)，促(cu)進(jin)智(zhi)能(neng)製(zhi)造(zao)的(de)發(fa)展(zhan)。通(tong)過(guo)無(wu)線(xian)化(hua)和(he)智(zhi)能(neng)化(hua)的(de)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)，企(qi)業(ye)能(neng)夠(gou)更(geng)好(hao)地(di)適(shi)應(ying)市(shi)場(chang)變(bian)化(hua)，提(ti)高(gao)生(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv)和(he)產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)。
促進技術創新：項目的成功實施將激發更多相關領域的技術創新，推動5G技術在工業自動化中的廣泛應用，為工業互聯網的發展提供新的思路和方向。
提升行業標準：項目的技術成果有望成為行業內的標杆，推動相關標準的製定和推廣，提升整個行業的技術水平和競爭力。
3.未來發展方向
3.1. 技術優化與升級
5G網絡性能提升：隨著5G技術的不斷發展，將進一步優化網絡性能，降低延遲，提高數據傳輸速率，為係統提供更強大的通信支持。
智能化功能拓展：結合人工智能和大數據技術，進一步拓展係統的智能化功能，如故障預測、智能調度和優化控製，提升係統的智能化水平。
與其他技術融合：探索與邊緣計算、區塊鏈等新興技術的融合，為工業自動化提供更全麵的解決方案。
3.2 市場拓展與應用推廣
行業應用拓展：將係統推廣到更多行業和領域，如汽車製造、電子生產、能源管理等，滿足不同行業的自動化需求。
國際市場拓展：積極參與國際市場競爭，將技術成果推向國際市場，提升企業的國際影響力和競爭力。
生態建設：與上下遊企業合作，構建完整的產業生態係統，推動技術的廣泛應用和產業發展。
3.3 標準製定與推廣
參與行業標準製定：積極參與國內外相關行業標準的製定工作，將項目的技術成果納入標準體係，提升技術的影響力和權威性。
技術推廣與培訓：開展技術推廣和培訓活動，幫助企業更好地理解和應用新技術，推動技術的廣泛應用和普及。
在未來的工業自動化發展中，TSN與5G技(ji)術(shu)結(jie)合(he)的(de)無(wu)線(xian)多(duo)工(gong)業(ye)總(zong)線(xian)協(xie)議(yi)閥(fa)島(dao)，將(jiang)繼(ji)續(xu)書(shu)寫(xie)屬(shu)於(yu)它(ta)們(men)的(de)浪(lang)漫(man)故(gu)事(shi)。它(ta)們(men)將(jiang)攜(xie)手(shou)推(tui)動(dong)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)向(xiang)更(geng)高(gao)水(shui)平(ping)邁(mai)進(jin)，為(wei)人(ren)類(lei)創(chuang)造(zao)更(geng)加(jia)美(mei)好(hao)的(de)未(wei)來(lai)。