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虹科電子工業(yè)通訊事業(yè)部部長謝曉鋒

 廣州虹科電子科技有限公司是一家涉足工業(yè)通訊與物聯(lián)網(wǎng)、車輛網(wǎng)絡與汽車售后診斷、自動化測試、環(huán)境監(jiān)測與生物科技、衛(wèi)星與無線電通信等多個領(lǐng)域的高科技公司。其中工業(yè)通訊事業(yè)部提供業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的工業(yè)總線協(xié)議軟硬件解決方案，產(chǎn)品類型包含代碼、軟件、芯片、板卡、模塊等，目前已在工業(yè)自動化領(lǐng)域積累超過10年的應用經(jīng)驗。

一直以來，虹科電子致力通過不斷創(chuàng)新的工業(yè)通訊技術(shù)滿足各行業(yè)工業(yè)用戶的需求。2020年，突入其來的新冠疫情加速了工業(yè)4.0的進程，設備互聯(lián)的需求逐漸增加，工業(yè)通訊作為工業(yè)4.0的核心技術(shù)之一迎來發(fā)展良機。虹科電子工業(yè)通訊事業(yè)部 部長謝曉鋒表示：“順應工業(yè)4.0的發(fā)展需求，虹科電子抓住機 遇，提供總線協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊（網(wǎng)關(guān)）和技術(shù)服務，幫助客戶快速解決設備互聯(lián)的需求。虹科電子提供的CAN接口卡和總線協(xié)議板卡順應當前工業(yè)自動化領(lǐng)域PC-Based發(fā)展趨勢，2020年在醫(yī)療設備、工業(yè)機器人、數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域迎來了裝機數(shù)量的小爆發(fā)。此外，虹科電子還在2020年推出了時間敏感網(wǎng)絡（TSN）的開發(fā)方案和應用方案，旨在幫助國內(nèi)企業(yè)更快速更簡單地引進和使用時間敏感網(wǎng)絡技術(shù)，加速企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。”

IO-Link，突破數(shù)據(jù)采集瓶頸

當前，全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命加速發(fā)展，隨著智能制造模式的推進，工業(yè)4.0、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的更新迭代與不斷突破，數(shù)據(jù)采集變得越來越重要，而工業(yè)通訊技術(shù)成為了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。但在現(xiàn)有的工業(yè)自動化架構(gòu)中，采集數(shù)據(jù)類型單一，接線復雜，導致工業(yè)4.0與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的智能化發(fā)展面臨瓶頸。正 如謝曉鋒所言：“現(xiàn)有架構(gòu)中控制器只能獲取到現(xiàn)場底層傳感器的測量值，但不能獲取到大量有用的底層數(shù)據(jù)，如服務數(shù)據(jù)、廠家信息、設備狀態(tài)、信號質(zhì)量等。因此，急需一項新技術(shù)的創(chuàng)新與突破，來打破這樣的瓶頸，提供豐富的底層數(shù)據(jù)。”

為了順應發(fā)展需求，虹科電子引入了IO-Link這項新興技術(shù)，提供源代碼和OEM模塊兩種開發(fā)方案，客戶可用于開發(fā)IO Link設備。IO-Link是一種創(chuàng)新簡單，獨立于現(xiàn)場總線，面向底層設備的開放式雙向點對點串行通信協(xié)議，基于IEC 61131-9標準。它不是現(xiàn)場總線，與現(xiàn)場總線以及實時以太網(wǎng)也并非競爭關(guān)系，而是相互補充的關(guān)系，IO-Link可以兼容市面上幾乎所有的現(xiàn)場總線和實時以太網(wǎng)協(xié)議技術(shù)，打破傳統(tǒng)信號傳輸過程中的數(shù)據(jù)隔離、接線復雜等瓶頸，從而迎合物聯(lián)網(wǎng)的需求。

IO-Link技術(shù)提供豐富數(shù)據(jù)以增加數(shù)據(jù)可用性、可統(tǒng)一接線以降低布線難度、能精確傳輸以避免精度損失，同時還具有遠程配置和監(jiān)控、簡單設備更換、識別與診斷等功能，為客戶創(chuàng)造巨大的價值，也受到行業(yè)的青睞。“IO-Link是一種領(lǐng)先的通信技術(shù)，具有較高的性價比，目前已經(jīng)在多個垂直行業(yè)中成功應用，獲得了巨大的發(fā)展動力。”謝曉鋒表示。

HK-OEM通訊模塊，加速設備互聯(lián)

虹科電子在2020年推出了HK-OEM通訊模塊，它是一款適用于工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線協(xié)議的嵌入式IC模塊，能夠使現(xiàn)有設備快速、方便地連接到工業(yè)網(wǎng)絡中，而不需要進行大量的開發(fā)工作。這將大幅節(jié)省研發(fā)成本，尤其是在引進新產(chǎn)品的開發(fā)時間、加快產(chǎn)品上市方面。模塊上具備運行協(xié)議棧與數(shù)據(jù)處理所需的組件，包括專用協(xié)議芯片、微控制器、內(nèi)存以及散熱器等，因此不會給需要集成工業(yè)網(wǎng)口接口的設備帶來額外負擔。

據(jù)謝曉鋒介紹，HK-OEM通訊模塊預留了三組插針便于連接到設備控制器與擴展外圍硬件接口，包括USAST接口、SPI接口、供電電源、模塊復位、網(wǎng)絡接口或現(xiàn)場總線接口。該模塊作為設備與現(xiàn)場總線之間的“橋梁”，用戶可以通過USART和SPI接口與設備控制器交換實時網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，報文格式參照Modbus協(xié)議。另外該模塊還具備32個引腳的數(shù)字量IO信號，可以直接滿足32個點的數(shù)字量I/O設計，這32個I/O引腳可以任意設置成DI或DO。由于采用了通用的針腳分配，虹科電子提供的任何工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線通訊模塊都可以簡單快速地被替換。

HK-OEM通訊模塊由于其緊湊的尺寸設計，可以嵌入到小型設備或通信接口空間小的設備，開發(fā)各類儀器儀表、傳感器、遠程I/O、網(wǎng)關(guān)等設備，特別適用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、儀表傳感器行業(yè)、數(shù)據(jù)采集、自動化等領(lǐng)域。

TSN，實現(xiàn)一網(wǎng)到底

工業(yè)通訊協(xié)議從誕生之初就在不斷地發(fā)展與演進，從簡單的串行總線，到現(xiàn)場總線，再到現(xiàn)在主流的實時以太網(wǎng)，工業(yè)通訊技術(shù)朝著更高的帶寬、更快的速率、更強的可靠性不斷演進。經(jīng)過多年的發(fā)展與競爭，目前市面上誕生出五花八門的各類協(xié)議， 如PROFINET、CC-Link、EtherNet/IP等。雖然終端客戶可以根據(jù)自身要求各取所需，但是不同協(xié)議的設備之間無法互通，而終端用戶的生產(chǎn)系統(tǒng)往往由來自不同企業(yè)的設備與系統(tǒng)構(gòu)成。因此，獨立于廠商的協(xié)議在智能時代變得更為必要。

在謝曉鋒看來，這正是TSN技術(shù)橫空出世的重要原因：“TSN是標準以太網(wǎng)在鏈路層上的一系列補充協(xié)議，在鏈路層上規(guī)范了同步（AS）、流量調(diào)度（Qav、Qbv、Qch、Qcr等）、可靠性機制（CB、Qci等）、資源管理（Qcc、Qat等）等一系列機制，使得以太網(wǎng)在鏈路層上實現(xiàn)了可靠的實時傳輸，而不像目前主流的各類實時以太網(wǎng)，需要鏈路層到應用層各層進行配合處理達成實時傳輸?shù)男Ч！?/p>

但謝曉鋒認為這并不意味著TSN與市面上各類實時以太網(wǎng)是競爭或者替代關(guān)系，而更像是一種補充和完善。“現(xiàn)有的實時以太網(wǎng)協(xié)議只需要將普通鏈路層替換成TSN鏈路層就可以升級至TSN，而直接面向用戶的應用層則不需要進行修改。如PI、CLPA、ODVA等協(xié)議組織都各自推出了協(xié)議棧的TSN版本，并發(fā)布了初版或數(shù)個版本的規(guī)范（如CC-Link IE over TSN）。這使各類實時以太網(wǎng)在鏈路層上實現(xiàn)了統(tǒng)一，不同協(xié)議的幀報文得以在同一網(wǎng)絡中傳輸而又不損失各自的實時性。”謝曉鋒介紹道。

如今，工業(yè)市場的各大玩家都投入TSN領(lǐng)域的布局與研發(fā)生產(chǎn)之中，如華為、Intel、MOXA、研華等，先后推出了不同層級的TSN相關(guān)產(chǎn)品。虹科電子也在2020年推出TSN IP核的開發(fā)方案以及TSN端/橋設備成品的使用方案，致力于幫助國內(nèi)企業(yè)更快速、簡單地使用和集成TSN技術(shù)。“未來，虹科電子仍將致力TSN及其他工業(yè)通訊技術(shù)的應用推廣和技術(shù)創(chuàng)新，助力更多行業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)簡單易行且高可靠的工業(yè)互聯(lián)，推動工業(yè)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。”謝曉鋒表示。

摘自《自動化博覽》2021年5月刊