IIoT时代的以太网与可靠性提升

                                                                                                                                               来源：控制工程网

导语：不断改进制造工艺、提高竞争力的需求，正在推动工业通信的进步。以太网发展迅速，已成为工业系统的一种默认配置。虽然发展较慢的自动化市场仍在以10或100Mb的速度运行，但信息技术(IT)领域正受益于1到10Gb的网络。

　　不断改进制造工艺、提高竞争力的需求，正在推动工业通信的进步。以太网发展迅速，已成为工业系统的一种默认配置。虽然发展较慢的自动化市场仍在以10或100Mb的速度运行，但信息技术(IT)领域正受益于1到10Gb的网络。一些工业网络已经开始支持1Gb。增加带宽虽然可以处理更多流量，但在要求可靠性为100%的领域，这对提高可靠性几乎没有什么帮助。

　　如今，用户可以通过首先了解哪些产品将使用网络，然后协调他们对网络的需求，再将以太网的可靠性设计到应用中。一般来说，对封闭网络的需求会限制其对数据的访问，同时也限制了持续改进和进行数字化转型的机会。

　　制造企业一直在寻求提高性能、节约成本和消除停机时间的解决方案。从商业网络(IT)接入到工业网络(运营技术(OT)网络)，有助于实现和优化数字化转型战略，但如何实现仍然是一个挑战。

　　实现更好地IT/OT通信

　　改进以太网技术可以更好地协调OT和IT通信。以太网依赖于识别通信中的冲突，在等待一段时间后覆盖的过程。虽然这对于通用IT网络来说很好，但对于OT网络来说并不是最佳方案。

　　流量信息的大小也会带来挑战，必须小心确保设备在任何时候都不会消耗过多的带宽。虽然可以采取措施来改善网络上所有终端设备的一致性，但还有另一种解决方案是改进以太网标准，通过帧抢占和建立优先级来“塑造”流量。

　　以太网还应提供时间同步，使设备能够调度通信，从而避免通信冲突。设备可以协调它们的通信，清楚彼此之间已经协商通讯事宜。精确的时间戳可达到纳秒级精度。

　　TSN：改进的工业网络集成

　　这些以太网增强功能已于2012年由IEEE 802.1[以太网]工作组启动。2018年，第一个成果以新规范的形式发布。支持时间敏感网络(TSN)的以太网，对于工业自动化应用非常重要。

　　TSN带来了5个优势，有些是即时的，有些需要随着时间的推移而逐步实现，其中4个短期优势是：

　　● IT网络可以访问所有OT设备：能够改进分析、资产管理和设备管理。

　　● 性能改善：将时间调度、优先级划分和更大的带宽相结合，可以实现更可靠和更复杂的应用。

　　● 更简单的架构：可以节省成本并提高可靠性。

　　● 易于故障排除：用户现在可以利用简单网络管理协议(SNMP)等IT工具与设备进行交互和管理。

　　TSN的长期优势体现在通过新产品交付和市场竞争提高成本效益——专注于高性能应用的初始解决方案。随着时间的推移，设备供应商和基础设施供应商已经推出了兼容的产品。

　　支持TSN的以太网将在专用于机器或生产线的“TSN孤岛”中实现，提供高性能、确定性和可靠性的通信，同时将这些通信桥接到IT网络，以实现更广泛的信息访问。

　　随着工业物联网(IIoT)和数字化转型的实施，制造企业对更高性能、更严格的控制和融合网络的不断推进，对于保持可靠性也愈加重视。采用支持TSN的以太网将是一种简单易行的解决方案，通过增加带宽、通信调度和流量管理来更好地管理可靠性需求。

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