【专家视角】新一代工业以太网和现场总线

    最近搜到一些讨论下一代工业以太网和现场总线的资料，深感在中国智能制造圈内人士关注的问题（如人工智能和深度学习等等），与工业发达国家自动化领军企业所关注的方向，似乎有巨大的差异。

    例如：

    （1）OPC UA 通过TSN时间敏感联网技术传输，作为工业控制器和云端之间的通信解决方案正在得到领先的自动化厂商和信息厂商的支持。但国内关心的人不多，真正做工作的人就更少了。另外还有一个叫AVnu的联盟也在从事利用IEEE802和803的系列标准开发运用于工业自动化系统的TSN系统。致力于TCN规范的工业应用开发的四个组织是：IEEE的TSN组，AVnu，IIC和OPC基金会。

    （2）现有的自动化技术所采用的基于以太网的实时系统，通常都是建立在运用市场可提供的缺乏实时性能的以太网技术的基础上。IEEE 802.3ab (1Gb) 标准在1999年就被采用了，但是直到今天所有领先的基于以太网的自动化系统仍然最多采用100Mb。扩展到1Gb在技术上可行，但要求修改相应的规范以及专用的芯片ASIC。由于开发成本、实现成本和维护成本较高，许多在物理层、数据链路层采用专用标准的厂家如EtherCAT、ProfiNet等面临着进一步开发困难。如果在数据链路层统一采用TSN，可以采用商用芯片解决这个问题（一些芯片厂商如TI、瑞萨等都是有关TSN芯片的积极开发者），现有不同的工业以太网的解决方案的各自特点都将表现在应用层，区别都体现在软件上，那么这个障碍就不存在了。

    （3）2016年美国开始规划成立“IEEE 802.3 10 MB/s 一对双绞线以太网研究组”，目标是传输距离1公里，采用幻影phantom供电（即单一的双绞线既是信号线，也是电源线），成本可与现在的仪表用双绞线相同。计划在2019年以前完成该标准的开发制定和验证。在技术上的潜在应用是替代传统的4-20mA 电流回路，一旦开发成功它会立即无缝的集成到基于TSN的网络中来，那时过程控制中到处运用的仪表双绞线将被颠覆，也能使用工业以太网了。德国企业如E+H（重点是本安）、菲尼克斯（重点是双绞线电缆的布线和接插件）也已经积极参与其中。可是因为这是潜在的颠覆性的基础技术，他们极少会在中国谈及。

    （4）TSN技术是目前正在前沿研发的，包括了来自IT和OT的主要厂商支持的标准，IEEE802.1技术委员会、IIC等组织的成员均在进行TSN的开发工作。国内像华为等IT厂商也积极参与。下图概括了TSN标准的进程。

    最后顺便提一句，在某个微信公众号上看到有人自诩某公司已经在应用OPC TSN，这也许有些宣传过头了吧。标准正在开发测试中，国际上还没有公司敢于这样报道。