【中國傳動網 企業動態】 從現場總線時代到OPC UA TSN的發展趨勢，工業互聯網影響的不僅是技術，也影響著產業的商業模式。

在70年代末，現場總線出現，總線技術是伴隨著控制技術而發展的，當大量的儀表信號經過長距離傳輸至中央控制室的時候，帶來了接線的復雜以及干擾，這些為控制系統穩定可靠運行帶來了不便，而現場總線則將這些物理信號數字化，大幅度減少了接線以及數據傳輸的可靠性，并且通過總線，也帶來了配置、診斷與維護的便利。

但是，現場總線實在種類太多，由于各個公司都形成了自身的總線，在歷史上據說“有多少個控制器廠商，就有多少種現場總線”，即使僅以IEC61158標準為參考，也多達18種，如圖1。

現場總線的差異是巨大的，包括電平、電纜、接頭、終端電阻、網絡拓撲結構、數據幀長度、帶寬、最大節點數、節點間距、校驗位、診斷方式多個維度的差異，這使得現場總線雖然解決了遠程數據采集、分布式控制，但由于總線本身的差異，使得其無法互連。

在2001年，由貝加萊推出了第一個實時以太網技術POWERLINK，采用了通用的以太網技術，這使得基本的帶寬、間距、數據幀、物理信號、連接端子(RJ45或M12)等統一，物理層和數據鏈路層采用了以太網技術，而應用層則采用了廣為使用的CANopen，所謂“CANopen Over Ethernet”,之后，各家公司分別推出了相應的實時以太網技術，如圖2。

實時以太網技術相對于傳統現場總線，帶寬、節點數、循環周期、時鐘同步都大幅提升，因此更為適應于分布式控制，而且以太網數據幀較大，適合于較大的數據容量。

但是，隨著智能制造的推進，對于制造“協同”有著更高的要求，而這個時候就需要在不同的機器間進行溝通，而各個機器所采用的卻非相同的通信協議，這使得需要實現“語義互操作”，即在異構網絡間進行語義的統一標準與規范的構建，而另一方面，網絡對于IT與OT的數據融合有了新的要求，IT數據更強調容量、安全（Security），而OT則強調確定性、安全（Safety）、穩定與可靠，如何實現這兩種數據網絡的融合，并在語義層定義規范與標準，這是OPC UA之所以被推進的原因。工業界將聚焦點放在了OPC UA +TSN的融合上，如圖3。

參考一下Internet協議族，我們會發現，OPC UA TSN解決了整個Internet幾個層級的問題，TSN解決了1+2層的協議問題，而OPC UA TSN則解決了采用通用的Internet進行傳輸的問題，也即，OPC UA TSN解決了Internet對應在工業領域的七層架構問題，在解決實時數據與非實時數據傳輸時，TSN采用了VLAN技術，而當無需進行實時性傳輸時的數據則采用IP、TCP方式來傳輸，OPC UA對于底層的網絡傳輸方式支持各種應用層協議，http(s)、UADP等，以及OPC UA C/S模式、Pub/Sub模式（IEC62451-Part13），整體架構如圖4所示.

而OPC UA在這里最為關鍵的是OPC UA信息模型，以及OPC UA設備特定行規的定義，這是OPC UA的角色。

-->開放戰勝封閉

開放的世界互聯，才能使得制造業分享來自于互聯網世界豐富的資源：

基礎設施資源：由于互聯網的發展，存儲、網絡傳輸均已經大量發展，進而變得成本低廉，尤其是今天的移動終端已經完全可以代替過去的HMI來為工程師顯示現場的狀態。

豐富的軟件資源：豐富的仿真、建模軟件、開源技術、人工智能、機器視覺、智能傳感器技術為自動化帶來更多的低成本資源。

-->OICT融合帶來全局優化

通過工業互聯技術，實現OICT的融合，使得整個制造業可以實現更為廣泛的生產效能提升。

協同制造：通過設備間的互聯，消除中間浪費環節、縮短工藝切換時間等可以提高生產整體效率，尤其是在個性化制造時代，壓縮工藝切換的時間對于提升生產效率，降低成本至關重要。

邊緣計算：通過OPC UA TSN對現場數據的獲取，可以實現對全局的優化，邊緣計算主要基于策略性、規劃、調度性問題而產生，由于今天IT技術的網絡傳輸、存儲、計算、數據處理能力使得過去難以實現的優化得以實現。

-->商業模式即將發生的變化

全生命周期服務：機器制造商可以為客戶提供基于數據驅動的服務，包括預測性維護、工藝設計能力租賃、基于時間的服務租用等延伸性的服務，更為緊密的發揮自身的技術能力，獲得盈利，而對用戶也降低了自身的資源消耗。

低成本運營：基于分布式計算工業云服務與應用APP，用戶無需部署自己的高昂費用的基礎設施，以及購買大量的軟件，而僅需通過低廉的成本購買或租用APP的使用權，來讓自己的公司輕資產運行。

互聯網帶給我們的不僅僅是連接，也會帶來業務模式的變化。

ACW 2018，貝加萊將在D區--創新區展示最新的OPC UA TSN技術展示，并于14日C-222主題分享“OPC UA TSN—互聯網改變自動化世界”，歡迎光臨咨詢。