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工業(yè)通訊技術的發(fā)展主要經歷了現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網和工業(yè)無線網絡，其發(fā)展呈現(xiàn)現(xiàn)場層和控制層專用網絡向管理層通用網絡延伸，有線到無線補充，以及新使能技術（如TSN、5G）不斷融合應用的新趨勢。

近些年，隨著網絡技術的發(fā)展，以太網進入了控制領域，形成了新型的以太網控制網絡技術。該技術遵從TCP/IP框架，具有接口簡單、協(xié)議開放、互通便捷等突出優(yōu)勢，逐步成為行業(yè)主流技術，已經形成了多個有影響力的國際標準。不同的協(xié)議標準滿足著不同層次、不同場景的通訊要求：比如用于本地控制系統(tǒng)內部的工業(yè)以太網協(xié)議，常見的有EtherCAT、PROFINET和Ethernet/IP等；應用于控制器之間互通互聯(lián)的OPC UA；以及用于傳輸到云的MQTT、AMQP等。

如今，OT與IT融合發(fā)展是工業(yè)通信必然的發(fā)展趨勢，TSN（Time SensitiveNetworking，時間敏感網絡）技術作為一種綜合、統(tǒng)一和標準的新興工業(yè)以太網技術，正在打破過去以協(xié)議為維度由某一廠商主導的局面。

工業(yè)互聯(lián)網時代下，TSN作為工業(yè)網絡互聯(lián)互通的核心，連接存量的傳統(tǒng)工業(yè)以太網產線、負責采集海量工業(yè)數據的物聯(lián)網、以及需要高質量傳輸的新型工業(yè)應用，承載各類控制和運行維護流量。但是，TSN僅僅是為以太網提供了一套MAC層的協(xié)議標準，它解決的是網絡通訊中數據傳輸及獲取的可靠性和確定性的問題；而如果要真正實現(xiàn)網絡間的互操作，還需要有一套通用的數據解析機制，這就是OPC UA。在工廠數據采集、傳輸與生產運營中，都會需要對現(xiàn)場的機器狀態(tài)、生產能耗、質量相關、生產相關參數進行采集，OPC UA overTSN在整體上使得工廠各個環(huán)節(jié)的橫向與縱向數據實現(xiàn)了透明交互，并且配置效率更高，程序與應用模塊化更強。

5G通訊技術是當下的熱門話題之一，其在工業(yè)領域的應用也成為了人們討論和研究的重要方向。5G技術是4G技術的延伸，比4G具有更高速率、更大帶寬、更短時延。它推動無線網絡從消費領域擴展到工業(yè)領域，讓工業(yè)界真正進入無線時代，實現(xiàn)“工業(yè)4.0”要求的物物相連和“柔性”生產，讓人工智能有了更加敏銳的神經網絡。

據了解，5G技術可滿足泛在互聯(lián)的需求。傳統(tǒng)制造工廠其工業(yè)控制網絡、管理網絡辦公網絡等為內網，可認為是封閉網絡，外界無法訪問。隨著智能制造的發(fā)展與應用推廣，需要內部網絡與外部網絡進行互通，工廠內部通信網絡和功能架構向扁平化方向發(fā)展。

另外，更優(yōu)的工業(yè)互聯(lián)解決方案也需要5G技術。首先，傳統(tǒng)工業(yè)通信采用主從式，通過PLC等主控設備實現(xiàn)機器與機器的間接通信，5G使得機器與機器通信更高效。其次，5G使得園區(qū)、廠區(qū)內用于物流配送的車輛實現(xiàn)自動駕駛成為可能。再者，用于大型制造裝備遠程運維，通過5G可以傳輸更多非結構化數據，如視頻等。最后，還可以用在工業(yè)上的AR/VR技術中，比如生產運維、技工培訓等浸入式體驗。

近年來，我國一直將智能制造作為制造業(yè)發(fā)展的目標，并努力成為制造強國。工業(yè)通訊恰是工業(yè)發(fā)展的技術基礎，通訊技術的發(fā)展直接影響著打造智能工廠、無人工廠的進度。盡管目前有多項通訊技術正在齊頭并進地向前發(fā)展，我們仍然要意識到：從工作的進展和有效性來說，OPC UA over TSN延伸到現(xiàn)場顯然還不夠成熟，還需要做許多工作，其市場前景也難以預料。另一方面，圍繞工業(yè)應用需求，5G技術還需要進一步提升改進，比如在確定性、可靠性和安全性等方面；各種工業(yè)應用場景下，通信性能的測試驗證等。但總而言之，我國的工業(yè)通訊技術正在持續(xù)發(fā)展和進步，這為工業(yè)實現(xiàn)智能制造奠定著良好的技術基礎。

摘自《自動化博覽》2020年5月刊