2018年11月27日-29日，一年一度的SPSIPCDrives展會又在德國紐倫堡舉行，作為歐洲最大的自動化展會，SPSIPCDrives每年的主題反映了歐洲自動化企業的關注熱點，本年度的主題是“smartanddigitalautomation”。而”Connectivity“應該是從Automation(自動化)到Digital（數字化）、Smart(智能化)的基礎。傳感器、控制器、機器設備、人、云平臺之間的互聯互通是自動化展的老話題，但年年都有新東西。走遍SPS的十多個展館，從傳感器-控制器-云的縱向連接，到machinetomachine的橫向通信，各種解決方案充分展示了歷史、現狀和未來的交錯。企業數字化轉型需要IT網絡和OT網絡的融合，實現統一的網絡架構，同時又要求這個網絡架構具有QoS保證。在SPS2018展會上，各個工業以太網相關的技術協會和主流廠商，既展現了對共同網絡框架的認同和支持，也在具體的實現方案上體現了“和而不同”，筆者這里簡單記錄下個人觀感，管窺之見，不當處請讀者指正。

OPC基金會：積極推動“OPCUAincludingTSNdowntothefieldlevel”

OPC基金會展臺的一個技術架構圖反映了其當前的主要工作方向：

1）通過統一的OPCUA信息模型及協議，實現IT和OT網絡的融合和語義級通信；

2）通過Client/Server和Pub/Sub機制，以及對多種有線和無線協議的支持，滿足各種橫向和縱向通信需求；

3）通過融合TSN來滿足車間級和設備級的實時通信的QoS需求。

我們不妨回顧下OPC基金會較早發布的技術架構圖：

兩者對比，不難發現最新一版主要添加了對5G網絡的支持和對TSN現場級通信的支持，在舊版架構圖中，TSN主要是實現M2M通信，控制器和IO/伺服驅動的通信仍由傳統現場總線和工業以太網協議實現。而OPCUAoverTSN實現現場級實時通信則是OPC基金會在本次SPS重點宣傳的內容。OPC基金會在SPS上宣布推動”IniiativeforFieldLevelCommunication“，目標是實現包括IO、運動控制、安全系統在內的現場級確定性通信。展臺上的IIC的TSNTestbed也實現了相關的原型應用DEMO。

正在制定中的IEC/IEEE60802TSN-IA-Profile(TSNIndustryAutomationProfile)，既是OPCUAoverTSN的關鍵模塊，同時也為多種工業通信協議遷移到TSN上提供了支持。

各個技術組織的TSNTestbed

LNI4.0（LabsNetworkIndustrie4.0）是由幾個德國技術協會和相關企業發起的技術組織。在OPCUA基金會展臺展示了其TSNTestbed。

在展會第一天的ZVEI論壇上，LNI4.0的DominikRohrmus博士介紹了LNI的Testbed的定位，即主要面向M2M通信。LNI4.0的目標是能使終端設備做到"PlugandWork"，為此他們的Testbed采用了分布式配置模型。對于OPCUAoverTSN用于現場IO級別的實時通信，LNI4.0持保留態度，認為現階段實施成本過高。

IIC工業互聯網聯盟IIC（IndustrialInternetConsortium）展出了面向柔性制造的TSNTestbed，強調支持現場級的實時通信，現場展示用美國NI的CompactRio控制器與博世力士樂的帶TSN接口的伺服驅動器進行實時通信，可以通過觸摸屏加載不同的UDP網絡負載，實時運動控制的帶寬不受影響。

此外，德國FraunhoferFOKUS也搭建了TSNIOPLab，用于TSN兼容性和互操作性測試。AVNU聯盟作為最早推動TSN的組織之一，也展出了他的兼容性測試軟件工具和測試架構。邊緣計算聯盟ECC也在OPC基金會展臺提供了一個展板介紹其Testbed。

主流實時以太網：邁向互聯互通

西門子主導的PI（PROFIBUS&PROFINETInternational）組織的展臺上充分展現了PROFINET技術和OPCUA、TSN的融合，PI的做法是把PROFINET分解為兩個部分：對應7層架構第2層的PROFINETRT/IRT機制和對應5-7層的PROFINET服務，然后與TSN／OPCUA融合。上層PROFINET服務可以基于傳統的RT/IRT，也可以基于TSN，在未來也許PROFINET服務都基于TSN運行。

由于PROFINET服務和OPCUA同屬于5-7層的上層協議，PI和西門子的官方說法是：”withPROFINETatthefieldlevelandOPCUAatthecontrollevel.“OPCUA主要用于垂直通信和M2M的非周期性通信，PROFINET服務用于現場級的周期性實時IO數據通信。在現場IO級，只有PROFINEToverTSN，在設備級，可以通過PROFINET’sOPCUAcompanionspecification建立PROFINET設備信息與OPCUA信息模型的映射。如果L2統一采用TSN，那么PROFINET和OPCUA實際上可以共享統一的網絡硬件架構。從這個角度看，PI的架構與OPC基金會的架構是兼容的。

西門子展臺上展示了兩臺西門子的S7-1500PLC通過TSN實現M2M同步，控制兩臺KUKA機器人實現運動協調控制，PLC與KUKA機器人之間采用PROFINET。

EtherCAT技術協會ETG在SPS上發布了EtherCATG，把EtherCAT的帶寬從100M提高到1G和10G，倍福公司展臺的XPlanar六自由度平面傳輸系統是展會上的一大亮點，也呼應了高帶寬網絡在未來運動控制系統的必要性。

倍福展臺展出了EtherCAT系統和TSN交換機的融合方式，EtherCAT主站之間可以通過TSN交換數據，借助于TSN耦合器，EtherCAT主站可以通過TSN交換機連接到一個EtherCAT從站網段。

Powerlink/B&R則是明確地提出OPCUAoverTSN，并強調Powerlink和OPCUA／TSN的無縫集成。

CLPA（CC-LinkPartnerAssociation）則于SPS開幕第一天公布了CC-LinkIETSN規范。結合千兆以太網帶寬和TSN的時間觸發調度機制，CC-LinkIETSN稱最小通信周期可以達到31.25微秒，可以滿足高速高精運動控制系統的通信需求。

Unix/Linux有一個編程哲學是：機制與策略相分離。縱觀SPS2018，盡管對于TSN配置策略仍存在一些觀點分歧，但并不影響TSN基礎網絡架構的建設。"要想富，先修路"，在相互競爭中又相互融合的工業以太網，為制造自動化提供了更大的空間。