OPCUATSN嚴(yán)格意義是“標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范”，實(shí)現(xiàn)的硬件軟件根據(jù)不同廠商自行定義。本文出自微信公眾號(hào)《說東道西》，作者通過不同視角，就OPCUATSN九大常見問題作出了闡述。

1.TSN技術(shù)是怎么發(fā)展而來？

TSN（TSN-TimeSensitiveNetwork）最初源于音/視頻通信，即在劇院的音視頻方面的信號(hào)傳輸，就像世界杯會(huì)有非常多的攝像機(jī)位，高清視頻與音頻需要同步，并容量較大。后來汽車行業(yè)將其應(yīng)用于未來的輔助駕駛（ADAS），開發(fā)了IEEE802.1AVB(Audio/VideoBridge)，在2012年IEEE成立了IEEE802.1TSN工作組，擬將其應(yīng)用于工業(yè)實(shí)時(shí)通信，以解決目前標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)無法提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸問題，以及在同一通道中傳輸不同類型數(shù)據(jù)（周期性與非周期性數(shù)據(jù)）。

2.OPCUATSN屬于誰家？

OPCUATSN嚴(yán)格意義是“標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范”，實(shí)現(xiàn)的硬件軟件根據(jù)不同廠商自己定義，例如OPCUA是跨平臺(tái)的在Windows,Linux,VxWorks等不同操作系統(tǒng)均可實(shí)現(xiàn)，而TSN可以采用不同家公司的處理器Intel、XINLINX、TI、ADI等均提供相應(yīng)的開發(fā)支持服務(wù)。

OPCUA由OPCUA基金會(huì)運(yùn)營，它是非盈利組織，而TSN則由AVnu、IIC、OPCUA基金會(huì)成立的非盈利組織共同運(yùn)營，推動(dòng)此項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，因此，OPCUATSN技術(shù)不屬于私有技術(shù)，任何加入OPCUA基金會(huì)的公司都可分享此項(xiàng)技術(shù)。

3.OPCUATSN會(huì)替代現(xiàn)有的總線嗎？

就短期而言，尚不會(huì)替代目前的POWERLINK、Profinet等現(xiàn)場(chǎng)總線以及基于以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)總線技術(shù)，畢竟現(xiàn)存技術(shù)的安裝節(jié)點(diǎn)量非常大，會(huì)有一個(gè)較長(zhǎng)的過程，TSN目前相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)在IEEE剛剛完成（IEEE802.1ASrev,IEEE802.1Qbv,IEEE802.1Qbu，有些標(biāo)準(zhǔn)尚未完全制定完成（IEEE902.1Qcc），而且產(chǎn)品方面是測(cè)試階段，按計(jì)劃2019年初貝加萊會(huì)先推出批量化集成TSN的I/O與控制器產(chǎn)品，而OPCUA則在現(xiàn)有的很多主流的控制器中已經(jīng)部分或完全集成。

但是，OPCUATSN是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，協(xié)同制造的關(guān)鍵，必須通過此通道才能實(shí)現(xiàn)真正的垂直、水平、端到端的集成，因此，它是一個(gè)必然的趨勢(shì)，包括來自IT領(lǐng)域的企業(yè)如華為、思科、Intel、XILINX等IT廠商，他們需要推進(jìn)云、AI技術(shù)等在制造業(yè)的應(yīng)用，因此，這個(gè)力量會(huì)比較強(qiáng)大，而目前主流的自動(dòng)化廠商ABB及其旗下B&R，也包括其它廠商如SIEMENS、BoschRexroth、RockwellAB等均已經(jīng)推出進(jìn)入測(cè)試階段的TSN技術(shù)與產(chǎn)品，因此，在可預(yù)見的未來，OPCUATSN將成為一個(gè)主流的技術(shù)。應(yīng)該說，TSN技術(shù)會(huì)較之以往的通信技術(shù)發(fā)展更快。

技術(shù)最主要服務(wù)于應(yīng)用的需要，而工業(yè)互聯(lián)、智能制造的確迫切需要數(shù)據(jù)的透明互聯(lián)，這樣才能實(shí)現(xiàn)柔性制造的協(xié)同、大數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化、人工智能與制造的結(jié)合實(shí)現(xiàn)全局的優(yōu)化來挖掘制造中的數(shù)據(jù)潛力，借用IT技術(shù)服務(wù)于產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

4.TSN是一項(xiàng)技術(shù)嗎？

嚴(yán)格來說，TSN是一系列的通信標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，它由精確時(shí)鐘同步IEEE802.1ASrev、IEEE802.1Qbv基于通道預(yù)留的數(shù)據(jù)流通信、IEEE802.1Qbu+IEEE802.3br基于搶占式MAC的數(shù)據(jù)、Qcc網(wǎng)絡(luò)與用戶配置、QCB無縫冗余等標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成。

5.為什么要采用OPCUATSN？

網(wǎng)絡(luò)連接包括了互聯(lián)、互通、語義互操作幾個(gè)層面的問題，現(xiàn)場(chǎng)總線在上世紀(jì)70年代出現(xiàn)，在90年達(dá)到高峰，但引發(fā)了“總線之爭(zhēng)”，各種現(xiàn)場(chǎng)總線的電平、接口、帶寬、節(jié)點(diǎn)間距等都不一致，無法實(shí)現(xiàn)物理的連接，并且延遲大、帶寬低，無法滿足更大的數(shù)據(jù)傳輸與實(shí)時(shí)響應(yīng)，因此基于以太網(wǎng)技術(shù)的實(shí)時(shí)通信自2001年出現(xiàn)，實(shí)時(shí)以太網(wǎng)解決了傳統(tǒng)總線的帶寬、介質(zhì)、節(jié)點(diǎn)間距、電平等的一致，但不同的應(yīng)用層仍然需要大量的軟件編程、配置、測(cè)試等開發(fā)，這使得IT與OT協(xié)同中，IT訪問OT不具有經(jīng)濟(jì)性，因此，迫切需要在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)語義互操作，即相互識(shí)別語義，這需要規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)的一致性，而OPCUA則解決語義互操作的問題，因此，IIC的IIRA架構(gòu)、工業(yè)4.0組織的RAMI4.0架構(gòu)均將OPCUA設(shè)為實(shí)現(xiàn)架構(gòu)的通信規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。

TSN則是為了解決其中的網(wǎng)絡(luò)不一致問題，即IT運(yùn)營如云端應(yīng)用與服務(wù)、MES/ERP等都是采用非周期性數(shù)據(jù)，其對(duì)網(wǎng)絡(luò)要求是容量大、帶寬高、高安全性，而OT則是實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性的要求，這導(dǎo)致兩種數(shù)據(jù)無法在同一網(wǎng)絡(luò)傳輸，而TSN就通過在MAC上SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）思想對(duì)在該網(wǎng)段內(nèi)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)先分配通道、預(yù)留通道機(jī)制，而其它非周期性數(shù)據(jù)則按照優(yōu)先級(jí)，這兩種模式混合進(jìn)行的方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)在同一網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。

TSN與OPCUA共同完成了對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)從底層到應(yīng)用層的規(guī)范與統(tǒng)一，成為未來實(shí)現(xiàn)整個(gè)工業(yè)互聯(lián)的必然之路。

6．OPCUA最大的作用是什么？

OPCUA不僅實(shí)現(xiàn)語義互操作，而且最為重要在于OPCUA提供了信息模型，即，為協(xié)同應(yīng)用提供了一個(gè)信息架構(gòu)，這個(gè)架構(gòu)可以快速的模塊化方式獲取數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)單的配置即可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的整體采集，減少了工程量，包括開發(fā)調(diào)試方面，而另一方面，不僅有基礎(chǔ)信息模型，還提供針對(duì)垂直行業(yè)的信息模型，如基于OMAC/PackML—針對(duì)包裝工業(yè)的、EUROMAP針對(duì)塑料工業(yè)、AutomationML針對(duì)汽車工業(yè)、ISA-針對(duì)MES等數(shù)據(jù)集成的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，這使得OPCUA成為了各個(gè)產(chǎn)業(yè)可以語義互操作的關(guān)鍵。

OPCUA也提供面向服務(wù)的架構(gòu)，使得針對(duì)網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)變得更為簡(jiǎn)單，對(duì)于OPCUA新增的Pub/Sub機(jī)制（發(fā)布者與訂閱者）可以讓網(wǎng)絡(luò)帶寬資源消耗更低，而且可以提高網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性。

OPCUA不僅是通信規(guī)范，也是降低整個(gè)工業(yè)互聯(lián)中開發(fā)工作量、項(xiàng)目實(shí)施的關(guān)鍵規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。

7.OPCUATSN在全球的狀態(tài)如何？

目前OPCUA基金會(huì)有全球4000多名會(huì)議，涉及主流的IT與OT廠商，在中國OPCUA基金會(huì)秘書處放在工控網(wǎng)，TSN目前由AVnu組織來運(yùn)營，TSN目前標(biāo)準(zhǔn)由IEEE在制定，目前在歐洲LNI、美國的IIC、中國的ECC都在建Testbed，企業(yè)可以參與并將其開發(fā)的測(cè)試產(chǎn)品與其它產(chǎn)品進(jìn)行互操作測(cè)試，以確保數(shù)據(jù)交互的透明。

8.OPCUATSN開發(fā)該怎么進(jìn)行？

OPCUA有幾家SDK的提供商，具體請(qǐng)咨詢OPCUA基金會(huì)的官網(wǎng)。OPCUA也有開源協(xié)議棧open62451--在網(wǎng)上可以下載到免費(fèi)試用。TSN技術(shù)目前由各家公司開發(fā)，類似奧地利的TTTech等公司可以提供相應(yīng)的開發(fā)支持服務(wù)，Intel、XINLINX、TI、NXP等芯片制造商也提供TSN開發(fā)板，具體請(qǐng)咨詢這些公司。

9.TSN的性能如何？

目前根據(jù)貝加萊開發(fā)的TSN技術(shù)測(cè)試，基于千兆以太網(wǎng)技術(shù)，采用全雙工模式，最快可以達(dá)到10微秒的循環(huán)周期，當(dāng)然這是網(wǎng)絡(luò)達(dá)到的性能，整體的循環(huán)周期也由控制器本身的循環(huán)周期設(shè)定來計(jì)算。據(jù)2017年SPS展會(huì)的TSN演示系統(tǒng)10000個(gè)I/O點(diǎn)（200個(gè)節(jié)點(diǎn)），5個(gè)高清攝像頭，所有數(shù)據(jù)刷新為100微秒，相對(duì)現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)增加對(duì)性能的影響較小。

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