執行摘要

　　數位轉型為工業自動化和工業生產帶來振奮人心的新機遇。擁抱工業互聯網  (IIoT) 將為製造商帶來多重優勢。 從縮短機器故障停工時間到采用全新商業模式，工業 4.0
，正開啟新一輪數位轉型， 以前所未見的方式變革  著全球經濟。

　　過去
，對於不同的工業控製應用，製造商通常無法使用標準以太網技術，隻能分別選配專有協議和係統。雖 然早期以太網絡隻能實現“ 盡力而為  ”通訊
，但近年來標準以太網已取得長足發展。隨著時間敏感網絡 (TSN) 的麵世，標準以太網目前已能夠提供確定性服務，並融合過去因使用不同專有協議而相互隔離的“  自 動化孤島 ”。

　　為了構建真正意義上的統一網絡基礎設施
，實現麵向未來的智能製造， 國際標準組織和 Moxa 等硬件供應商 正攜手探索基於時間敏感網絡的解決方案。以時間敏感網絡作為 IIoT 網絡運行的堅實基礎
，全球製造商將能 充分享受工業 4.0 的種種益處。

　　閱讀本白皮書，您將了解到：

　　•如何通過在高帶寬、低延遲性網絡中為工業應用提供確定性網絡和實時通訊
，實現智能製造和 IIoT。

•傳統“ 盡力而為 ”型以太網絡如何向時間敏感網絡轉型，基於標準以太網技術提供確定性服務

　　•國際標準組織與 Moxa 等設備供應商如何合作將 TSN 打造為未來工業網絡的基石

　　不止於數字

　　當前世界正經曆新一輪的數位轉型，製造商需重新考量現有商業模式和工業自動化基礎設施。在“ 工業 4.0 ” 時代，要與時俱進
、保持競爭力，僅僅像過去一樣采用數字技術、在自動化孤島中部署預定義流程已無法滿足需求。打造麵向未來的工業需清楚了解新一輪數位轉型的驅動因素
、當前工業自動化模式實現數位轉型的局限以及如何克服局限
，從而充分享受工業 4.0 帶來的種種益處。

　　當前數位轉型的驅動因素有哪些？

　　“ 工業 4.0”或“ 工業互聯網 ”(IIoT) 是當前製造技術自動化和數據交換趨勢的基礎
，其本質是數字化。數十年來
， 通過將模擬信號、聲音、圖像、文本和其他信息轉換為計算機可讀格式，各個產業的根本均發生了改變。數  字化不僅提高了傳統產業的效率和生產率，還創造了前所未有的新機遇，使全球商業模式產生革命性變化。 在可見的未來，這些趨勢都將持續快速推動增長。不僅僅是工業領域，全球經濟都將從中受益。

　　然而

，產業數位轉型不隻是從模擬信息到計算機語言“1”、“0”的轉換。製造商要利用所有信息，必須從工廠 成千上萬的傳感器和設備中收集數據
，並進行處理，方便相關人員和機器即時做出知情決策。智能製造的數 位轉型應囊括多種網絡技術和協議
，這些技術和協議可保證從精密人工智能機器人到傳感器等各種數字設備 之間的無縫通訊，提高設備間可視性。

　　數字化可綜合互聯設備間的數據，收集有利於改善性能的反饋信息並采取相應行動。因此
，許多製造商都開 始采用 IIoT 技術。企業為提高運營效率
，改善商業實踐
，紛紛采用智能製造技術。無論是為了縮短機器故障 停工時間，還是為提高性能
、為商業創新打造新機遇，亦或是為了部署產品即服務等全新商業模式，製造商 正一步步邁向數位轉型。

　　當前工業自動化的局限

　　從第一次工業革命開始
，製造商一直都在孜孜不倦地尋找提高生產率的途徑。生產機械化後
，製造商通過設  備互聯提高效率和收益。20 世紀 80 年代，製造商開始使用數字設備
，由此誕生了我們如今熟知的工業自動化。 通過下方的 Purdue 普渡模型可以清楚了解當前工業自動化的架構。

　　圖 2. 目前的普渡模型

　　在目前的普渡模型中，工業自動化呈金字塔結構，彼此孤立的專有協議占據著各個層級。然而，這一模型為  當前工業網絡的基礎設施帶來了一係列挑戰。雖然獨立的專有協議在自身專業領域的自動化方麵優勢明顯， 但各協議使用的“ 語言 ”不同，為實時通訊帶來很大難度。在這一模型中，傳統工業網絡存在延遲和控製問題， 不能“ 共享線路 ”，傳輸速度無法超過 100 Mb/s
，kuozhanxingyeyincishoudaoyingxiang。zaizhe，geyingyongshiyongzhuanyouyingruanjianyehuiyingxianghucaozuoxing，zengjiaweihuheyunyingchengben。zuizhongdaozhigecengjiannanyishixianxitongjichenghetoumingkeshi，duizhenggejiazhilianzaochengbuliyingxiang。

　　要保持國際競爭力，企業還必須升級製造策略。目前，客戶需求越發多樣化，企業需要尋求解決方案
，滿足 未來新興需求， 同時提高運行效率。企業需最大程度保持敏捷靈活、提高效率和迅速響應能力，來保持國際 競爭力。製造商過去僅靠預測銷量調整生產的時代已經一去不複返。如今，需要利用大數據分析得出的相關 洞見
，即時滿足客戶需求，以更低成本優化生產。這隻是製造商通過部署最新技術，邁向“ 工業 4.0”並占據 領先地位的一個方麵。

　　產業不斷進行數字化、自動化和創新變革
， 在全球工廠的複雜運營中，機器、設備和人員間的聯係也日益緊密。 總之，工業網絡需緊跟市場和工業發展趨勢，保證企業能通過可靠和可擴展程度更高的網絡，提升效率、靈活度和可用性，從而提高企業業績、員工和客戶滿意度，取得進一步發展。

　　工業自動化的未來

　　傳統的普渡模型，如上圖“  自動化金字塔 ”所示，提煉了網絡通訊的各個層麵。各層之間彼此割裂，存在不 穩定風險，且維護困難，從長遠來看問題更大。行業內部已有呼聲

，呼籲向“  自主型金字塔 ”zhuanxing，keshishizhenduishichangheshangyehuanjingzuochufanying。zaizheyixinjiegouzhong，bicigulidezidonghuagudaohewangluoshujuliunengtongguotongyiyuyanhetongyidejichusheshixianghutongxun。

　　圖 3. 目前的普渡模型

　　如上圖所示，在新的“ 自主型金字塔 ”中，未來工業自動化將是一個無縫連接的係統。在該係統下：

　　•   小型、靜態和獨立的控製環路發展為大型
、動態和開放的控製環路通訊
，即“ 信息物理係統  ”(CPS)， 實現軟件和實體組件深度融合。

　　•   此前的閉環數據可在同一基礎平台上互相通訊，從而產生新的雙向數據通訊流，實現智能溝通。

　　•   所有商業資產，包括設備、材料和工作人員
，均在統一的基礎設施中智能互聯，在“ 正確的時間點 ”
， 通過端到端的“ 自主 ”通訊
、合作、反應
、匹配和優化，滿足客戶的多樣化需求。

　　為自動化、維護、分析等多種獨立應用搭建統一的網絡基礎設施
，製造商可獲得以下優勢：

　　1.  由於不同終端設備可實時對話
，配置係統、設備和應用產生實時反饋環的難度也大大降低。環境驅動 型的統一網絡結構可進行機器學習，長期而言，可以利用大數據分析作出相應調整，從而提高應對定 製需求的靈活性和效率。

　　2. 數據獲取度提高後，可實時監測生產，在不同情景下均能創造質量更高
、細節更加完善的關鍵績效指標。

　　3. 穩固可靠的網絡基礎設施可支持更多服務於生產現場設備的應用
，包括計算

、分類
、質量控製和視頻 監控等。得益於係統接收的實時數據
，機器不必再獨立運行，而是共同運作，提高生產率。借助新興 的機器人和機器傳感技術

，如運動導引、增強現實、機器視覺和觸覺等
，工廠資產能夠以更低成本優 化性能。

　　4. 標準化技術和可擴展結構
，如基於以太網標準的技術結構，擁有更高的靈活性。此前，互不相同的基  礎設施技術、協議和拓撲結構， 給網絡配置造成巨大障礙，先通過標準化統一管理不同模塊和拓展單元， 來提高各層建設
、維護和移除的成本效益，並降低時間成本。

　　圖 4. 邁向 IIoT 和工業 4.0 的演變之路

　　統一的基礎設施可破除目前普渡模型中自動化孤島間的壁壘
，創造一個互聯的物理工業係統
，係統中各部分  可互相交流，分析數據
，獲得增值信息。如此一來，可通過工業互聯網，在正確的時機和地點做出正確的決策， 將此前預先設定的固定流程轉變為真正的動態流程。

　　總而言之，未來工業自動化和控製係統將致力於融合信息和互聯網技術，不斷滿足對高可用性和實時通訊的 需求， 同時在實現成本和收益最佳平衡的基礎上，支持新產品和創新解決方案的研發。更確切地說，未來統 一的網絡基礎設施要具備確定性通訊能力，保證性能和服務質量與導致當前自動化孤島現象的專有協議水平 相當，甚至優於專有協議。令人欣喜的是，標準組織和獨立供應商均已認識到工業 4.0 的潛在益處，正攜手 為工業網絡開發全新的統一基礎——時間敏感網絡。

　　設定標準：時間敏感網絡

　　為響應建立統一確定性基礎設施的呼聲，TSN 應運而生。TSN 是一套協議標準
，保證確定性信息通過標準以 太網絡上順利傳輸。根據電氣和電子工程師協會 (IEEE) 的定義，TSN 包括一套網絡流量管理機製，針對端對端網絡數據時間延遲，確定不可協商的時間框架。因此，必須要保證TSN 網絡上的所有設備時鍾同步

， 同時建立一個通用時間框架，支持工業控製應用實時通訊。雖然TSN標準是由IEEE最早製定
，但如今的 TSN 早已超過IEEE的預想
，TSN能取得現在的成果離不開眾多國際組織和公司的辛勤工作和共同努力。

　　早期的標準以太網網絡無法保證數據的正常傳輸
，很大程度上會受到延遲的影響。因此
，需要高可用、高可  靠性網絡的行業開始開發專有網絡解決方案（例如改進以太網網絡、現場總線）
， 為工業控製係統和自動化提供便利。為滿足工業製造應用對高可用性和低延遲的需求，傳統的“ 盡力而為 ”型以太網技術必須要不斷升級， 提高可確定性。TSN 是標準以太網技術下一階段發展的關鍵核心，讓 IIoT 得以成為現實。除為以太網上的確定性服務設定一套標準之外
，TSN 還彙聚不同工業組織和市場領軍企業之力，實現共同目標——發揮工業  4.0 的全部潛力，完成數位轉型。

　　升級“ 盡力而為 ”網絡

　　傳統的以太網聯網技術通常包括集線器和交換機，它們都使用“ 盡力而為 ”數據包傳送模式。大多數情況下

， 網絡按照順序成功傳輸數據包，但成功概率並不能得到保證。盡管“ 盡力而為 ”網絡對於 web 瀏覽應用來說已經足夠，但工業級控製應用需要更高可用性、零丟包以及更低的延遲。如果不能保證數據包成功送達
，關鍵控製數據就可能無法在正確的時間傳送到正確的位置上。

　　20 世紀80 年代

，製造商開始從機械或模擬技術向數字技術發展，盡管“ 盡力而為  ”模式下的以太網網絡能夠提供比傳統現場總線更高的帶寬，但它並不適合要求高精度、gaokeyongxingdegongyekongzhixitong，yewufaquebaoshishishujuchuanshu。chugaoangchengbenwai，dangshideyitaiwangzhongchuansuanfahechongtujiancejizhiwufamanzugongyekongzhixitongduixingnengdeyaoqiu。yinci， 製造商必須要為此開發專門的係統和協議，通過搭建確定性網絡實現數字化。

　　與“ 盡力而為 ”網絡不同，確定性網絡有以下特性：

　　•   時間同步

　　•   資源預留

　　•   極低的丟包

　　•   保證端對端傳送的帶寬和低延遲

　　同以太網和工業自動化發展早期相比， 網絡技術已經有了很大進步。實際上，現代的以太網技術甚至可以為 xuduogongyejiyingyongtigongquedingxingfuwu，erzhezhongfuwuzaiguoquxuyaozhuanyongxitonghexieyidezhichicainengshixian。wangluoronghedequshiyuelaiyuemingxian，duidaikuandexuqiuyexiangyingzengjia，yigenenggouzhenzhengjubeiquedingxingdeyitaiwangwangluokenengyaobidajianzhuanyongwangluoxingjia 比更高且更能經受時間的考驗。

　　確定時間敏感網絡

　　為搭建起真正的融合網絡，實現實時控製以及在工業設備間發送音頻 / 視頻的功能
，IEEE 802.1 工作組下的TSN 任務組正在為以太網確定性數據傳輸模式製定一套標準。作為一套標準
，與其說 TSN 是萬能解決方案， 不如說它是一個工具箱；您需要了解可用的“ 工具 ”有哪些，以及每種工具的使用原理
，這樣才能確定哪些  工具更適配您的應用。

　　如下表所示，針對不同關鍵協議，時間敏感網絡關注點有所不同：

　　1. 時間同步

　　2. 低延遲性

　　3. 可靠性

　　4. 資源管理

　　表 1 時間敏感網絡協議 1

　

　　如“ 時間敏感網絡 ”的定名所示

，此種網絡要求所有網絡設備采用定義定時和時間同步標準的 IEEE 802.1AS  （未來則是 IEEE 802.1AS-Rev）協議。確定性網絡的關鍵特征之一就是網絡中所有終端設備
、以太網交換機時間同步。另外
，IEEE 802.1Qbv 協議定義了設備該如何遵照已定時間框架傳輸時間關鍵幀， 同時也為共享  同一“ 線路 ”的其他大批量流量保留“盡力而為 ”服務。除網絡基礎設施本身外，TSN 還需新方法來處理數據流
， 滿足其需要更多複雜計算的相應要求。因此，IEEE 802.1Qcc 定義了啟用網絡管理新方法的管理接口
、機製和原則。

　　為更好理解 TSN 網絡，我們可將其視為鐵路係統

，將以太網數據幀視為列車。在這個係統中，以太網交換機 和he終zhong端duan設she備bei就jiu如ru同tong火huo車che站zhan。想xiang象xiang一yi下xia
，如ru果guo每mei個ge火huo車che站zhan都dou使shi用yong自zi己ji的de當dang地di時shi間jian
，而er不bu遵zun循xun整zheng個ge鐵tie路lu係xi統tong製zhi定ding的de標biao準zhun時shi刻ke表biao會hui發fa生sheng什shen麼me。如ru果guo火huo車che站zhan時shi間jian不bu統tong一yi
，火huo車che從cong A 站出發後，乘客該如何知曉火車何時到達 B 站
？ 為解決這個問題
，鐵路係統開始標準化旅客列車時刻表，這點同樣也可以說明為什麼工業網絡需要時間同步。

　

　　圖 5. 什麼是時間敏感網絡
？

　　管理網絡流量

　　能夠管理並引導網絡流量的管理模式是TSN的一個關鍵組成部分
，這一模式允許在同一網絡中配置一係列IEEE協議，確保它們能夠正常運行。如果同鐵路係統作比， 網絡管理就是處理列車（數據）交通狀況、維護秩序的信號係統
，幫助列車順利（有效載荷）到達目的地，避免與其他列車碰撞。根據 IEEE P802.1Qcc 協 議的描述，有三種管理模式可供選擇：完全集中、完全分散以及部分集中。

　　•   完全集中模式下
，終端設備將各自的流需求發送到中央管理設備。然後， 中央管理設備根據這些請求計算新數據流的時隙
，對交換機和終端設備（類似鐵路係統中的火車站）進行相應配置。

　　•   完全分散模式下，發送端向接收端傳輸開放流，路徑上的每個終端設備都會接到特定應用程序的通知， 為特定流預存所需資源。此模式並不需要中央管理設備。

　　•   盡管部分集中模式保留了中央管理設備，但在終端設備將數據送至中央管理設備前，數據會通過標準  化(hua)協(xie)議(yi)先(xian)傳(chuan)遞(di)至(zhi)最(zui)近(jin)的(de)網(wang)橋(qiao)。換(huan)句(ju)話(hua)說(shuo)，部(bu)分(fen)集(ji)中(zhong)模(mo)式(shi)下(xia)的(de)中(zhong)央(yang)管(guan)理(li)設(she)備(bei)僅(jin)管(guan)理(li)網(wang)絡(luo)數(shu)據(ju)流(liu)和(he)資(zi)源(yuan)，無(wu)需(xu)處(chu)理(li)每(mei)個(ge)終(zhong)端(duan)設(she)備(bei)傳(chuan)遞(di)的(de)流(liu)要(yao)求(qiu)或(huo)有(you)效(xiao)載(zai)荷(he)數(shu)據(ju)。

　　根據IEEE 802.1CB 協議定義，“ 本地及城域網標準——實現可靠性高的幀複製和消除 ”

，TSN 流識別係統可根據不同方法識別流，包括識別目標 MAC 地址
、VLAN 標識符、源 MAC 地址以及 VLAN 標識符等。此外， 流識別還可為網絡中的特定流進行數據流量計算，處理冗餘路徑，提高容錯。

　　完全集中模式

　　雖sui然ran完wan全quan集ji中zhong模mo式shi並bing非fei處chu理li時shi間jian敏min感gan網wang絡luo流liu量liang的de唯wei一yi方fang法fa，但dan是shi它ta卻que是shi三san種zhong模mo式shi中zhong最zui好hao解jie釋shi說shuo明ming的de。正zheng如ru前qian文wen所suo述shu
，完wan全quan集ji中zhong網wang絡luo管guan理li模mo式shi存cun在zai執zhi行xing兩liang個ge關guan鍵jian功gong能neng的de中zhong央yang管guan理li設she備bei。在zai下xia圖tu中zhong
，這zhe些xie功gong能neng由you集ji中zhong用yong戶hu配pei 置 (CUC) 和集中網絡配置 (CNC) 表示。

　　圖 6. 完全集中 TSN 模式2

　　如上圖所示，完全集中TSN模式包括以下五個部分：

　　•   終端 ( 發送端和接收端 ):

　　這些終端設備上運行的程序，需要運行時間關鍵型確定性通訊應用。終端設備還同時作為源頭（發送端） 通過 TSN 係統向目的地（接收端）傳輸以太網幀。

　　•   網橋（以太網交換機）：

　　TSN 網wang橋qiao是shi用yong來lai發fa送song以yi及ji接jie收shou以yi太tai網wang幀zhen的de以yi太tai網wang交jiao換huan機ji
，幀zhen中zhong包bao括kuo時shi間jian關guan鍵jian型xing通tong訊xun流liu。硬ying件jian設she備bei可ke以yi來lai自zi任ren意yi一yi個ge供gong應ying商shang
，但dan這zhe些xie設she備bei必bi須xu遵zun照zhao完wan全quan一yi致zhi的de時shi間jian表biao傳chuan遞di數shu據ju。

　　•   集中用戶配置 (CUC)：

　　集中用戶配置由供應商指定， 同 CNC 以及終端設備進行通訊。CUC 代表著控製應用和終端站
，要求同 CNC 進行確定性通訊。

　　•   集中網絡配置 (CNC)：

　　中央網絡控製器由供應商指定，幫助網絡中的控製應用進行確定性信息傳遞
，確定所有時間關鍵型信 息流傳輸需遵照的時間表
，這些信息流按時間表傳輸至與適用 TSN 的網橋（以太網交換機）。

　　•   時間關鍵型信息流：

　　TSN發送端與接收端之間傳遞的信息屬於時間關鍵型信息“ 流 ”3。fasongduanyujieshouduanjianchuanshudemeiyigeshijianguanjianxingxinxiliudoukeyibeizhongduanshebeizhunquebiaoshichulai，meiyigexinxiliudouyouyangedeshijianyaoqiu。weibaozhengquedingxing 信息能夠順利傳輸，需嚴格遵守這些時間要求。

　　同僅處理單獨需求或網絡功能的完全分散或部分集中模式不同，完全集中模式下的TSN同時處理“ 終端需求 ” 和“ 網絡功能 ”兩liang項xiang，自zi動dong整zheng合he整zheng個ge係xi統tong內nei的de全quan部bu組zu件jian。雖sui然ran完wan全quan集ji中zhong模mo式shi能neng夠gou提ti高gao係xi統tong整zheng合he度du，但dan卻que需xu要yao更geng複fu雜za的de計ji算suan以yi確que保bao更geng高gao的de網wang絡luo利li用yong率lv。最zui後hou

，您nin可ke根gen據ju自zi身shen的de具ju體ti應ying用yong需xu求qiu，選xuan擇ze不bu同tong的deTSN模式，這不屬於TSN任務組製定的 IEEE 標準的範圍。但由於每個模式及應用所使用的具體技術和協議可由任意供應商    提供，因此亟需獨立供應商和其他行業企業填補這一空白。

　　為工業 4.0 共同努力

　　TSN 技術為依靠標準以太網搭建確定性網絡提供了可擴展、可預測的方法。但由於 TSN 不僅是一項綜合解  決方案
，也是一個工具箱，係統集成商最終還是要依賴獨立供應商和多種協議來滿足每個工業應用的特定要求。 這種困境恰恰說明了為什麼互操作性是確保 TSN 得以成功推廣的關鍵所在。總而言之
，基於 TSN 的統一化基礎設施從根本上要求在兩個關鍵方麵實現互操作性：

　　1. 符合 TSN 標準、能夠幫助 2 層實現網絡構建和消息傳遞的通用架構

　　2. 網絡中多個協議間的通訊通用語義

　　認識到工業 4.0 的優勢以及智能製造的未來
，全球各標準組織
、工作組和獨立供應商正“ 盡力而為  ”，建立一個共同的基礎設施，通過提升互操作性實現設備協作，單元數據獲取和應用擴展。

　　圖 7. 助力工業自動化的完全互操作性

　　通用架構：2 層互操作性

　　TSN 這一確定性以太網標準本質上屬於計算機網絡開放式係統互聯 (OSI) 模型中的 2 層技術。2 層，即數據 鏈路層，包含各種根據設定程序傳輸以太網幀的技術。工業 4.0 對以太網交換技術提出了更高要求，如在低 延遲網絡中實現實時通訊
，在高網絡負載期間穩定運行，融合信息技術 (IT) 和 操作技術 (OT) 傳輸數據。為 了滿足上述要求，以太網交換機製造商和行業組織紛紛開始采用 IEEE 製定的開放式 TSN 標準。

　　Moxa 積極攜手業內其他領先的以太網交換機提供商，推出符合 IEEE 802.1 TSN 標準的前瞻性解決方案
，實現確定性以太網通訊
，直接推動了 2 層技術的發展。借助 Moxa 等製造商提供的支持 TSN 技術的以太網交 換機，係統集成商不必更改現有的應用程序
，就可滿足工業 4.0 的高帶寬實時傳輸要求。此外，集成商隻需使用標準的 IEEE 以太網交換機，就可完成一切所需工作
，甚至還能將“  即插即生產  ”型設備添加到融合網 絡中。實際上，支持 TSN 技術的以太網交換機可為 IIoT 和 工業 4.0 應用提供高確定性網絡，保證其運行表 現絲毫不亞於傳統的專有係統，甚至更勝一籌。除了可擴展性
、靈活性、高帶寬、高可用性等優點外，TSN 以太網交換機在部署和維護方麵也頗具成本效益。

　　Moxa 不僅提供標準以太網硬件，推動建立符合 TSN 標準的通用基礎設施，還積極參與世界各地的跨廠商 TSN 插拔大會（供電子設備設計人員測試其符合某一技術標準的產品與其他製造商產品間互操作性的活動） 和測試床項目，包括兩個分別由邊緣計算產業聯盟和工業 4.0 實驗室網絡牽頭在德國舉辦的項目，以及一個  由工業互聯網聯盟在美國舉行的項目。在這類插拔大會和測試床項目中，Moxa 可以嚴格測試其 TSN 產品與  其他供應商產品之間的互操作性，確保上市產品的穩定性和可靠性符合標準。

　　通用語義：2 層以上的協議互操作性

　　即使未來“ 自動化金字塔 ”中的設備可由獨立供應商開發，各設備仍需具有與係統內其他所有組件（不僅限 於 2 層設備）通訊的能力，才可充分發揮工業互聯網的優勢。要想成功部署 TSN，不僅需要打破 2 層傳統自動化孤島之間的阻隔
，還需實現跨層協議互操作
，支持更靈活的拓撲結構，為工業應用釋放新機遇。

　　為此，世界各地的行業組織正在就 OPC 統一架構 (OPC UA) 和配套規範開展合作，力求在不同供應商和標準間統一語義。參與這一工作的組織有 CC-Link 協會 4 、EtherCAT 技術協會
、Ethernet POWERLINK 標準化 組織 5、德國機械設備製造業聯合會
、開放式設備網絡供貨商協會 6 、PI 國際組織等。

　　中間解決方案：OPC UA 配套規範

　　OPC UA 配套規範支持企業將采用不同通訊協議的現有機器映射到 OPC 統一架構中，從而實現 IIoT 通訊。 事實上，EtherCAT、MTConnect
、PROFINET、Sercos、Powerlink 等協議均已映射到 OPC UA 配套規範中。 OPC UA 配套規範將格式往往不同的信息轉為共享的通用語言 (OPC UA)， 因此可兼容不同的工業協議。如此一來
，來自不同供應商的機器無需立即放棄現有係統和協議就能實現互操作。

　　通用語言：OPC 統一架構

　　雖然 OPC UA 配套協議為機器互操作提供了中間解決方案，但 OPC UA 的開發新目標是成為各層級的現場或雲端、水平或垂直應用的通用平台。由於 OPC UA 可用於完整描述複雜的係統和語義
， 因此，在 TSN 技術的支持下，工業自動化應用有望以 OPC UA 取代專有協議和獨立係統，實現“本地 ”協議互操作。7打個比方，   如果世上人人都講同一種語言
，那麼人際交流即可徹底告別字典。同理，OPC UA 這門通用語言可免去“ 翻譯 ” 不同協議的麻煩，實現無縫互操作。由此帶來的諸多益處顯然能打動行業組織和獨立供應商，鼓勵他們支持 OPC UA

，共同營造工業自動化的未來。

　　采用統一的網絡基礎設施，有助於在保障性能無損的條件下
，實現從工廠車間裏的傳感器、致動器、機器、 控製器到雲端的雙向 IIoT 數據通訊。然而，提高工業係統的集成和互聯程度，也將引發網絡安全風險。但有  風險不意味著製造商就應避免采用 IIoT 技術，就此放棄時間敏感網絡在標準以太網方麵的諸多優勢。好消息是

，國際電工委員會也在製定工業網絡和係統安全的全球標準（如 IEC 62443）。因此，選擇這些先進技術有助於承托未來 IIoT 的統一架構

，在把握工業 4.0 和數位轉型機遇的同時降低相關風險。

　　構建統一標準，致勝自動化時代

　　當前的數位轉型浪潮將在未來數年內徹底改變製造業。無論是提高資產利用率
，還是從“ 產品即服務 ”模式 中攫取新商機，這場革命將為您帶來所需的一切。然而，要想充分發揮工業互聯網的優勢，工業控製係統的 實時通訊必不可少。為此，您需要高帶寬、低延遲的確定性網絡。

　　今天，時間敏感網絡技術的問世意味著，標準以太網技術從此可超越傳統“ 盡力而為 ”通訊模式的限製，提供確定性服務。部署 TSN 後(hou)，製(zhi)造(zao)商(shang)無(wu)需(xu)再(zai)受(shou)限(xian)於(yu)將(jiang)自(zi)身(shen)應(ying)用(yong)困(kun)於(yu)自(zi)動(dong)化(hua)孤(gu)島(dao)的(de)專(zhuan)有(you)協(xie)議(yi)和(he)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)。全(quan)新(xin)的(de)雙(shuang)向(xiang)通(tong)訊(xun)流(liu)將(jiang)超(chao)越(yue)傳(chuan)統(tong)普(pu)渡(du)模(mo)型(xing)中(zhong)的(de)水(shui)平(ping)與(yu)垂(chui)直(zhi)隔(ge)層(ceng)
，開(kai)啟(qi)工(gong)業(ye)應(ying)用(yong)一(yi)體(ti)化(hua)新(xin)時(shi)代(dai)。

　　總之，隨著國際標準組織和以 Moxa 為代表的設備供應商繼續圍繞 TSN 深化合作，標準以太網技術必將成為 未來 IIoT 時代工業網絡的基石。

　　免責聲明

　　本ben文wen僅jin供gong參can考kao，內nei容rong如ru有you更geng改gai，不bu做zuo另ling行xing通tong知zhi。本ben文wen不bu保bao證zheng無wu錯cuo誤wu，任ren何he口kou頭tou明ming示shi或huo法fa律lv默mo示shi的de擔dan保bao或huo條tiao款kuan，包bao括kuo任ren何he適shi銷xiao性xing或huo特te定ding用yong途tu的de擔dan保bao或huo條tiao款kuan
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