TSN 助力 IIoT 和工业 4.0——不可不知的五件事

• 关键词：摩莎,TSN,IIoT
• 摘要：制造业将在全球经济复苏中发挥至关重要的作用。看到隧道尽头的光明，相当多重量级制造企业正计划更快、更精准地扩大生产，应对日益增长的需求。

制造业将在全球经济复苏中发挥至关重要的作用。看到隧道尽头的光明，相当多重量级制造企业正计划更快、更精准地扩大生产，应对日益增长的需求。然而，向好趋势能否持续将取决于企业是否愿意接受创新技术，不断提高生产效率、降低运维成本。

时间敏感网络 (TSN) 一直被视作助力工业 4.0 和工业互联网 (IIoT) 应用实现低成本、高效率生产的先进技术。2020 年，已开始使用 TSN 技术的业内先行者通过多次虚拟演示向世人展示，TSN 不是未成形的想法，而是已开始落地的真实技术。展望未来之前，下面这些要点信息将助您做出正确的投资选择。

▎问题 1  ▎采用 TSN 技术有何益处？

答：TSN 的两大宗旨是：一、整合周期性低延迟要求（时间敏感）的数据无缝纳入整个工业流程中；二、呈现整个企业的详细运行状态，帮助企业主实时快速响应市场需求。通过 TSN 技术，企业主可以实现这两个主要目标，并能享受以下收益：

TSN 有助于实现高速网络、大容量数据传输、高精度运动控制和低延迟。

TSN 可以对网络流量进行优先级排序，保证实时通讯，以便时间敏感数据在正确的时间传输至正确的位置上。由此，在基于标准以太网的工业自动化系统中，统一网络上融合应用这一目标得以实现，由统一网络为多种应用服务成为可能，并且无需担心时间敏感数据不能及时抵达目的地。

由于数据传输可精确调度，避免非授权数据的流入，TSN 可以增强网络安全性。

图表：为多种应用服务的统一网络

▎问题 2  ▎“统一网络”重要吗？

答：是的，融合 OT 和 IT 网络形成统一网络，是协调生成准确数据、便于企业洞察生产过程的必要前提。然而，如果两个网络存在差距，就极难实现融合，更别提将专有自动化“孤岛”集成到 OT 环境中了。统一网络有以下优势：

通讯仅需一种工业标准

了解不同供应商协议的培训成本降低

布线和维护成本降低

了解统一网络的更多信息，请参阅《互操作：工业 4.0 时代 TSN 成功的保障》。

▎问题 3  ▎TSN 的潜在应用领域有哪些？

虽然 TSN 从音视频桥 (AVB) 发展而来，但 TSN 的用途却不仅限于音频和视频应用。极具潜力的 TSN 具有突出特点和优势，可广泛应用于半导体、汽车、机械、食品和饮料、化工、电力等众多产业。不同领域的 TSN 应用要求各不相同，现行的 TSN 标准与实际应用中的 TSN 系统存在较大差距。Moxa 携手 Xilinx ，致力于发展 TSN 技术，助力工业 4.0 应用，详见新闻稿。

▎问题 4  ▎TSN 是否适用于我的应用？

以下 6 种情况可作参考，帮助您判断贵司是否应部署 TSN 技术。

如果您符合 3 条及以上，那么对您而言 TSN 是理想解决方案。

整合标准或通信协议技术耗资巨大。

隔离网络结构导致现有网络系统排错成本高昂。

网络系统难以管理，需要额外投入时间和精力开发工具。

现有系统和 IT 系统间存在互操作性问题。

需要更高的带宽开发自动化系统。

需要加强网络安全。

▎问题 5  ▎公司现有的生产流程和网络设置状况良好，为什么还需要考虑部署 TSN？

目前您能接受现在的产出，但从长期来看，很可能难以追赶已经拥抱 TSN 的竞争对手。您仍可以利用现有基础设施扩大生产，但是扩张会面临局限，比如传送带是依靠 PROFINET 协议经由 HMI 通讯，将会面临兼容问题。另外，硬件实时运动控制使用 EtherCAT 协议，而机械臂控制使用 Mitsubishi CC-Link IE 等其他协议。虽然在必要的时候添加模块并不麻烦，但供应商采用的以太网技术各不相同，管理来自不同供应商的设备绝非易事。在所有单元都被隔离的状态下，很难整合数据，更别说优化流程，提高生产效率。长此以往，企业不得不面临与工业 4.0 和 IIoT 应用背道而驰的窘境。此外，一旦机器视觉、运动摄像头等应用加入到统一网络中，TSN 技术将使即插即生产成为现实。

图表：在 TSN 统一网络中集成更多应用

简而言之，是 IT 和 OT 网络整合让工业 4.0 和 IIoT 应用成为可能。而 TSN 正是连接这两种网络的基础，在网络连接方面极具优势并能降低系统部署成本。目前，人们对 TSN 的了解还不够，部分人误以为 TSN 还是一项不成熟的技术，但事实上，TSN 的发展已超越 TSN 交换机、PLC、伺服电机、IO 等单个设备，朝着构建完整生态的方向发展，助力各类 IIoT 和工业 4.0 应用落地。