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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(luò)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(yīng)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(shè)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(yīng)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(wù)，幫助客戶快速解決設(shè)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(yīng)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(shè)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(luò)（TSN）的開發(fā)方案和應(yīng)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(luò)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(fù)雜，導(dǎo)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(wù)數(shù)據(jù)、廠家信息、設(shè)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(yīng)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(shè)備。IO-Link是一種創(chuàng)新簡單，獨立于現(xiàn)場總線，面向底層設(shè)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(fù)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(shè)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(yīng)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(shè)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(shè)備快速、方便地連接到工業(yè)網(wǎng)絡(luò)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(shè)備帶來額外負擔(dān)。

據(jù)謝曉鋒介紹，HK-OEM通訊模塊預(yù)留了三組插針便于連接到設(shè)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(fù)位、網(wǎng)絡(luò)接口或現(xiàn)場總線接口。該模塊作為設(shè)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(shè)備控制器交換實時網(wǎng)絡(luò)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(shè)計，這32個I/O引腳可以任意設(shè)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(shè)計，可以嵌入到小型設(shè)備或通信接口空間小的設(shè)備，開發(fā)各類儀器儀表、傳感器、遠程I/O、網(wǎng)關(guān)等設(shè)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(shè)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(shè)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(yīng)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(yīng)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(luò)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(shè)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(yīng)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