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★本刊記者/文曉

虹科電子科技有限公司智能自動化事業(yè)部部長 江麗鳳

作為一家高新技術(shù)企業(yè)，虹科是國內(nèi)為數(shù)極少的在OT領(lǐng)域深耕多年并技術(shù)經(jīng)驗全面的解決方案供應(yīng)商。虹科業(yè)務(wù)涵蓋工業(yè)和制造業(yè)的自動化和數(shù)字化、汽車研發(fā)測試、自動駕駛、半導(dǎo)體、軌道交通、航空航天等領(lǐng)域。在工業(yè)通訊方面，虹科可提供各類通信協(xié)議的軟硬件一站式解決方案，通信技術(shù)類型涉及工業(yè)自動化通訊協(xié)議CAN/CAN FD、CANopen、EtherCAT、PROFINET、EtherNet/IP、IO-Link、OPCUA、MQTT、TSN、HSR/PRP等，解決方案包含源代碼、芯片/模塊、板卡、網(wǎng)關(guān)、IO、工控機(jī)、繼電器、TSN測試方案、培訓(xùn)和開發(fā)服務(wù)等。

在2022年，虹科為超過1500家客戶提供工業(yè)通訊解決方案，以CAN卡、嵌入式通訊模塊、IO模塊、TSN測試設(shè)備為代表的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品得到了用戶的大量好評。在原有產(chǎn)品線的基礎(chǔ)上，虹科在2022年不斷加大研發(fā)投入，其中已集成PROFINET協(xié)議的自研嵌入式通訊模塊幫助終端用戶快速拓展PROFINET通訊接口，節(jié)省產(chǎn)品研發(fā)時間和成本；而集成IOLink協(xié)議的自研通訊模塊則幫助用戶快速開發(fā)支持IO-Link功能的傳感器、集線器；此外，自研I/O、網(wǎng)關(guān)等項目皆有不錯的進(jìn)展，有望在2023年取得階段性的進(jìn)步。虹科電子科技有限公司智能自動化事業(yè)部部長江麗鳳表示：“虹科希望能夠為工業(yè)制造領(lǐng)域提供更加精密、智能、高效、耐用的優(yōu)秀產(chǎn)品，為提升中國制造產(chǎn)品工藝、生產(chǎn)效率、智能水平助力加碼，并致力于打造工業(yè)自動化領(lǐng)域方案的一站式平臺。”

布局TSN以推動OT與IT融合

隨著工業(yè)自動化、機(jī)器人控制等實時應(yīng)用對通信提出了更高的要求，實時傳輸大量數(shù)據(jù)并確保其可靠性和準(zhǔn)確性的需求也越來越多，傳統(tǒng)的工業(yè)通訊技術(shù)在這些高要求的應(yīng)用場景下表現(xiàn)不佳，往往難以達(dá)到實時應(yīng)用的需求，而TSN技術(shù)正好能夠解決這一問題。隨著TSN技術(shù)的具體實施在不同行業(yè)和應(yīng)用中被廣泛提出和研究，不少技術(shù)領(lǐng)先的企業(yè)也開始著手布局TSN。對此，江麗鳳表示，作為一種新興的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，TSN網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與測試需要一定的準(zhǔn)備工作和特定的設(shè)備。為此，虹科對以往的4端口或12端口的TSN交換機(jī)進(jìn)行升級，最新推出了一款支持20端口的TSN交換機(jī)RELY-TSN-BRIDGE，該產(chǎn)品的優(yōu)勢在于支持市場上數(shù)量最多的TSN協(xié)議，包括AS、Qbv、Qav、Qcc、Qci、CB，并支持多個TSN特性，如時間同步、帶寬保障、流量隔離和時鐘同步等。此外，該產(chǎn)品的另一個優(yōu)勢在于它能夠快速適配虹科TSN組網(wǎng)測試方案，該方案包括TSN網(wǎng)卡、TSN交換機(jī)、TSN流量記錄儀、TSN測試工具等設(shè)備，以及未來可用于模擬，管理和配置大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的CNC軟件工具，可實現(xiàn)完整的TSN功能，能夠被用于TSN網(wǎng)絡(luò)配置、評估、測試和驗證，并已經(jīng)通過汽車、鐵路、軌道交通、工業(yè)等領(lǐng)域嚴(yán)苛工作環(huán)境的驗證，幫助用戶快速推動TSN方案落地。

“正如前面所說，虹科關(guān)注到了工業(yè)領(lǐng)域?qū)τ趯崟r性和可靠性的要求正在不斷提高，例如，檢測安全或質(zhì)量問題可能需要對設(shè)備進(jìn)行近乎實時的操作，從工廠車間的傳感器、設(shè)備和機(jī)器收集的實時數(shù)據(jù)可立即被其他工廠資產(chǎn)使用，有利于制造企業(yè)進(jìn)行實時決策，提高生產(chǎn)力、靈活性和敏捷性。TSN技術(shù)能夠使不同的設(shè)備和裝置之間實現(xiàn)具有透明度和確定性的交互，推動工業(yè)網(wǎng)絡(luò)上OT與IT的融合，我們相信這項技術(shù)將會給整個工業(yè)自動化行業(yè)帶來巨大變革。”江麗鳳說道。針對這個趨勢，虹科推出了TSN組網(wǎng)測試方案，內(nèi)含網(wǎng)卡、交換機(jī)、流量生成器、TSN流量記錄儀等多個設(shè)備，并將其組合劃分為打流套裝、小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)套裝、大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃套裝、TSN網(wǎng)絡(luò)測試套裝，從而能夠滿足不同客戶的具體需求，快速測試、評估TSN流量并推動TSN項目落地。

致力工業(yè)無線通訊未來市場

如今工業(yè)領(lǐng)域無線通訊技術(shù)由于其自身局限性確實還難以大規(guī)模普及，但江麗鳳認(rèn)為無線通訊這一賽道仍然是充滿機(jī)遇：“因為隨著工業(yè)4.0（工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)）的發(fā)展，機(jī)器對機(jī)器（M2M）通信，例如連接的機(jī)器人、倉庫自動化和工廠加工機(jī)械，正變得越來越普遍，并要求更高的可用性、更好的魯棒性、更低的延遲和確定性的模式。在這種發(fā)展中，基于電纜的通信根本無法滿足連接設(shè)備在靈活性、移動性和監(jiān)視方面的巨大增長所要求的要求。”在其看來，在特定場景的無線通信，目前已經(jīng)有了一定的發(fā)展，如IO-Link無線技術(shù)。IO-Link無線技術(shù)旨在取代工業(yè)自動化遠(yuǎn)程傳感器和執(zhí)行器控制和監(jiān)控中的電纜，與原始的IO-Link技術(shù)類似，IO-Link無線技術(shù)以無線格式提供高可靠性、低延遲、可擴(kuò)展性、確定性通信、高客戶端密度容量和穩(wěn)健性。它特別適合滿足工業(yè)4.0的需求，并且已經(jīng)被一些世界上大型的自動化設(shè)備制造商和機(jī)器制造商實施。在可靠性方面，IO-Link無線技術(shù)提供1e-9數(shù)據(jù)包錯誤率（PER）的可靠性性能級別。相比之下，WiFi、藍(lán)牙和ZigBee等無線標(biāo)準(zhǔn)的PER為1e-3，可靠性低6個數(shù)量級（一百萬倍）。這是通過用于IO-Link無線中關(guān)鍵數(shù)據(jù)的重復(fù)機(jī)制實現(xiàn)的。為了確保低延遲，此機(jī)制是自動實現(xiàn)的，并由無線電的物理層控制。IO-Link無線技術(shù)還使用高斯頻移鍵控（GFSK）調(diào)制，這是一種極其強(qiáng)大的調(diào)制，用于處理干擾和噪聲。在實時性方面，IO-Link無線技術(shù)可提供5毫秒的確定性低延遲，單個IO-Link無線主站最多可支持40個IO-Link無線設(shè)備，分為5個軌道。無線主站中的每個軌道最多可支持8個IO-Link無線設(shè)備。當(dāng)前，虹科已經(jīng)能夠為國內(nèi)制造商提供IO-Link無線相關(guān)的產(chǎn)品，如主站、網(wǎng)關(guān)、嵌入式模塊、橋接器等，相信后續(xù)將會有更亮眼的發(fā)展。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將是工業(yè)通訊技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵

隨著OT與IT的逐步融合發(fā)展，工業(yè)通訊將發(fā)揮更重要的作用同時也將進(jìn)入新的發(fā)展階段，而對于工業(yè)通訊技術(shù)未來發(fā)展趨勢，江麗鳳認(rèn)為：“源于OT與IT融合的趨勢，大量工業(yè)設(shè)備的聯(lián)接要求數(shù)據(jù)的互通和互操作性，以及網(wǎng)絡(luò)的實時和確定性，因而面向未來的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將持續(xù)是工業(yè)通訊技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。”她進(jìn)一步詳細(xì)解釋道，在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用中，目前主要有三類主流的通訊協(xié)議技術(shù)，包括現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)以及工業(yè)無線。傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線主要用于工業(yè)現(xiàn)場的控制器、執(zhí)行器、傳感器等不同設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互，具有較高的可靠性，但其存在傳輸速率低、兼容性差等問題。工業(yè)以太網(wǎng)則是由于高速以太網(wǎng)技術(shù)、交換式以太網(wǎng)技術(shù)以及全雙工通信模式技術(shù)的發(fā)展及其相互結(jié)合和應(yīng)用，提高了以太網(wǎng)通信的可靠性和實時性，在技術(shù)上與IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)兼容。使用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，還可以方便地連接上層的企業(yè)管理層、中層的過程監(jiān)控層以及底層的現(xiàn)場設(shè)備層。與傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線相比，工業(yè)以太網(wǎng)可以有效地解決現(xiàn)場總線傳輸速率低、設(shè)備互通性差的問題，并且工業(yè)以太網(wǎng)具有成本低廉、開放性好以及靈活擴(kuò)展能力強(qiáng)的特點，因此工業(yè)以太網(wǎng)逐步將實現(xiàn)對現(xiàn)場總線的逐步替代。不過工業(yè)以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線存在標(biāo)準(zhǔn)不一、相互無法對接的弊端，隨著TSN時間敏感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，以及OPC UA定義的與平臺無關(guān)的互操作標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，統(tǒng)一通信標(biāo)準(zhǔn)將成為未來的發(fā)展方向。同時，5G、IO-Link wireless等技術(shù)的進(jìn)一步成熟，也推進(jìn)了工業(yè)無線通訊的發(fā)展，相比于工業(yè)有線技術(shù)，工業(yè)無線具有更加便捷靈活的部署方式，不需要布置冗雜的通訊線纜，輕松實現(xiàn)遠(yuǎn)程連接與設(shè)備監(jiān)控，由此帶來的成本節(jié)約、可靠性和制造效率將為所需的投資奠定基礎(chǔ)。得益于5G技術(shù)的超可靠的連接、強(qiáng)大的帶寬傳輸和超低延遲，以及IO-Link wireless提供的高可靠性、低延遲、可擴(kuò)展性、確定性通信、高客戶端密度容量和穩(wěn)健性等功能，可顯著提高效率及更靈活地增加工業(yè)附加值。并且，在工業(yè)無線場景中，通過TSN和5G的互通融合將為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

“面對這些變化，我們將會更加密切關(guān)注技術(shù)變化和市場動向，在TSN、IO-Link wireless、OPC UA等技術(shù)領(lǐng)域深入探索，積極推出更多優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和方案，為企業(yè)的OT與IT的逐步融合提供強(qiáng)有力的支撐。”江麗鳳表示。

摘自《自動化博覽》2023年5月刊