在工業自動化(huà)領域，産品供應商一直在尋求獲得(de)競争優勢，而通(tōng)信一直是一個(gè)差異化(huà)因素。從早期的(de)現場(chǎng)總線大(dà)戰，到目前各種基于以太網的(de)協議(yì)，通(tōng)信仍然處于差異化(huà)的(de)前沿。

以太網的(de)應用(yòng)越來(lái)越普遍，這(zhè)是有充分(fēn)理(lǐ)由的(de)。信息技術（IT）領域的(de)規模和(hé)實力，正在創造出經濟高(gāo)效、高(gāo)性能的(de)産品，這(zhè)些産品應該應用(yòng)于工業領域。最終用(yòng)戶的(de)期望是産品應該開箱即用(yòng)，每個(gè)人(rén)都關心安全性和(hé)最重要的(de)端到端數據可(kě)靠性。由于網絡安全問題無處不在，有許多(duō)硬件和(hé)軟件解決方案可(kě)供開發和(hé)複用(yòng)，以實現工業電網的(de)安全和(hé)保障。

根據不同的(de)應用(yòng)目的(de)，設計了(le)各種不同的(de)工業以太網協議(yì)。所使用(yòng)的(de)解決方案取決于所選擇的(de)供應商和(hé)所應用(yòng)的(de)産品。通(tōng)常情況下(xià)，一旦選擇了(le)産品，對(duì)應的(de)工業以太網協議(yì)也(yě)就确定了(le)。協議(yì)是用(yòng)來(lái)完成工作的(de)幕後技術，很少有必要熟悉其内部運作。一些協議(yì)被設計爲高(gāo)性能，另一些協議(yì)則專注于通(tōng)信效率，還(hái)有一些協議(yì)則旨在用(yòng)于客戶端/服務器或發布/訂閱架構。

我們需要這(zhè)些以太網通(tōng)信協議(yì)來(lái)從不同的(de)設備獲取數據。OPC UA（統一架構）也(yě)是一種促進數據建模和(hé)信息傳輸的(de)通(tōng)信機制，所有工業以太網協議(yì)都能與OPC UA無縫協作。

由IEEE 802.3标準組管理(lǐ)的(de)以太網正在持續改進。2017年，該組織發布了(le)《IEEE局域網和(hé)城(chéng)域網标準——時(shí)間敏感應用(yòng)的(de)定時(shí)和(hé)同步》。時(shí)間敏感網絡（TSN）允許在同一條物(wù)理(lǐ)線路上，共存多(duō)種工業以太網協議(yì)和(hé)商業網絡，不同的(de)設備和(hé)應用(yòng)程序在其上進行通(tōng)訊。這(zhè)爲運營（OT）網絡和(hé)IT網絡的(de)融合打開了(le)大(dà)門。它帶來(lái)的(de)好處包括：

■ 通(tōng)過讓所有設備共享一條線路來(lái)簡化(huà)架構。

■ 由于簡化(huà)了(le)網絡而降低了(le)成本。

■ 通(tōng)過從IT網絡提供設備的(de)可(kě)訪問性，使管理(lǐ)更容易。

■ 通(tōng)過對(duì)流量進行分(fēn)類/優先排序，提高(gāo)了(le)可(kě)靠性。

■ 通(tōng)過暴露控制元素的(de)數據來(lái)加速數字化(huà)轉型。

這(zhè)些都是高(gāo)度競争和(hé)面向未來(lái)的(de)智能工廠的(de)基本特征。

源于視聽(tīng)和(hé)汽車應用(yòng)的(de)TSN技術，也(yě)适用(yòng)于工業應用(yòng)。工業市場(chǎng)需要一種方法來(lái)保證确定性、高(gāo)性能和(hé)數據可(kě)靠性。同時(shí)，有必要在同一條物(wù)理(lǐ)線路上管理(lǐ)和(hé)共存多(duō)個(gè)商用(yòng)現成以太網協議(yì)和(hé)工業以太網協議(yì)。

TSN是一種基于标準的(de)技術，位于OSI模型的(de)第2層（數據鏈路），以擴展當前以太網的(de)功能。TSN由IEEE 802.1以太網子标準集描述，并專注于在一個(gè)網絡上提供多(duō)個(gè)數據業務流的(de)确定性和(hé)收斂性。提供這(zhè)種功能的(de)兩個(gè)重要TSN子标準是IEEE 802.1 AS和(hé)IEEE 802.1 Qbv。

第一種方法确保網絡上的(de)所有設備都是同步的(de)，爲确定性打下(xià)基礎。一旦在網絡中建立了(le)時(shí)間共享，IEEE 802.1 Qbv就定義了(le)“時(shí)間感知整形器”。這(zhè)些整形器定義了(le)分(fēn)配給不同類型網絡流量的(de)特定“時(shí)隙”，并根據所攜帶的(de)信息進行優先級排序。因此，不同類型的(de)數據流量都可(kě)以以可(kě)預測的(de)方式在網絡中傳播，從而進一步支持确定性通(tōng)信。這(zhè)種方法支持多(duō)種業務類型的(de)融合，具有将OT和(hé)IT領域結合起來(lái)的(de)能力。

工業自動化(huà)市場(chǎng)是一個(gè)由終端用(yòng)戶組成的(de)生态系統，他(tā)們向機器制造商委托項目，而機器制造商則尋找能夠提供符合這(zhè)些規範的(de)産品和(hé)解決方案的(de)供應商。

包括原始設備制造商（OEM）和(hé)系統集成商在内的(de)終端用(yòng)戶的(de)一個(gè)關鍵優勢，是提供更簡單的(de)網絡架構和(hé)相應的(de)機器設計，使得(de)不同應用(yòng)和(hé)設備能夠和(hé)平共存。OEM和(hé)系統集成商面臨的(de)最大(dà)挑戰，是如何配置和(hé)管理(lǐ)集成解決方案，然後将這(zhè)些知識傳授給維護和(hé)使用(yòng)機器的(de)最終用(yòng)戶。簡化(huà)的(de)架構和(hé)易于管理(lǐ)的(de)設備是一個(gè)關鍵優勢。

工業以太網組織都希望他(tā)們的(de)協議(yì)易于工作、配置和(hé)維護。是否采用(yòng)這(zhè)些工業以太網協議(yì)，取決于易用(yòng)性和(hé)可(kě)靠性等性能，以及是否能夠實現運動和(hé)安全等複雜(zá)活動。

供應商希望生産出有效的(de)産品。用(yòng)戶希望購(gòu)買适合的(de)産品，了(le)解多(duō)供應商的(de)互操作性概念，并使用(yòng)來(lái)自不同供應商的(de)産品，而不依賴于運行的(de)網絡和(hé)技術。期望工業和(hé)商業運營的(de)設備和(hé)應用(yòng)可(kě)以在同一條物(wù)理(lǐ)線路上無縫運行。這(zhè)以一個(gè)基本的(de)假設爲前提：商業應用(yòng)不能影(yǐng)響工業OT應用(yòng)的(de)控制。

OPC UA不是一種協議(yì)，而是一種基于現場(chǎng)級通(tōng)信（FLC）的(de)标準化(huà)工業互操作性解決方案，可(kě)以利用(yòng)TSN技術來(lái)運行複雜(zá)的(de)應用(yòng)。IT和(hé)OT之間的(de)數據和(hé)信息集成是TSN技術的(de)副産品。OPC基金會正在與工業以太網組織合作，以更好地利用(yòng)TSN并與不同的(de)應用(yòng)和(hé)網絡共存。

TSN支持的(de)IT與OT融合加強了(le)整個(gè)企業的(de)數據傳輸，允許最終用(yòng)戶獲得(de)更大(dà)的(de)過程透明(míng)度。透明(míng)度是指能夠從工業應用(yòng)和(hé)設備中提取更多(duō)數據，分(fēn)析這(zhè)些數據，并将其轉化(huà)爲有意義的(de)信息，以更好地維護和(hé)優化(huà)運營。其結果是可(kě)以充分(fēn)利用(yòng)信息并提供必要的(de)洞察力，從而可(kě)以優化(huà)性能、生産力和(hé)效率，進而提高(gāo)産品質量。這(zhè)意味著(zhe)帶寬很重要，但互操作性方面更重要。用(yòng)戶可(kě)以放心，系統可(kě)以相互通(tōng)信，工業控制也(yě)可(kě)以不間斷地持續運行。