自动化网络:从金字塔到支柱

虽然工业物联网（IIOT）可能不会在一夜之间变化行业，但很明显，由于IIOT，许多长期熟悉的方法和流程正在经历过渡。其中最清晰的示例之一是自动化系统金字塔。从现场设备和I / O控制到MES和SCADA的分层技术直到ERP，在这种金字塔图形中描绘的图像已被烧成为从车间从商店地板连接到顶层的任何人的大脑。更多超过二十年。

但即使是这个熟悉已久的例子，在工业物联网面前也正在发生变化。它的新建筑更像是一根柱子，而不是一座金字塔。重新定位这张图的必要性有两个原因:1)需要更好地突出和区分连接各层的网络，2)反映这样一个事实，即一些技术可能不再存在于设施中，而是存在于本地或远程云计算环境中。

业界的举动将来自前台的普通以太网技术从前台到车间允许数据和计算所在地，它是最有意义的，而不是由于技术限制而定于特定空间。例如，现在可以使用虚拟PLC在云中运行不需要硬，实时控制的进程 - 如Parkar Graphic所示。图形还描绘了如何使用IoT，现在可以通过所有级别更容易地共享数据，而不是从一层顺序地共享数据。

需要更清楚地区分网络设备和系统的通信方面变得重要，因为行业开始远离对现场总线的纯粹依赖以及更广泛地使用以太网。的发展时间敏感网络(TSN)，它为标准以太网带来确定性，强调了这一变化的重要性，如支柱插图所示。

在参加2017年IOT解决方案世界大会（IOTSWC）在巴塞罗那，我有机会与来自贝尔登的Jeff Lund和Oliver Kleineberg在TSN上发表演讲后进行了交谈。TSN在工业互联网联盟(IIC) (IoTSWC的组织者)的工作中扮演着重要角色，因为它形成了工业互联网联盟的焦点IIC听试验台．该试验台涉及一些最大的工业自动化公司，包括模拟设备，贝加莱工业自动化，贝尔登/赫斯曼，博世力士乐，思科，英特尔，Hilscher, KUKA，国家仪器，Pilz，瑞萨电子，施耐德电气，Sick, TTTech和Xilinx。如此多知名企业的参与突显了TSN跨行业的近期、现实世界的潜力。

在IoTSWC的演讲中，Lund和Kleineberg谈到了TSN如何开始在缺乏TSN设备的网络上使用——这将是大多数行业应用数年的情况。

一种方法是使用TSN边缘交换机将终端设备连接到TSN网络。“当然，确定性将取决于终端设备的能力，”Kleineberg说，“但在网络上拥有非确定性设备不会妨碍确定性设备。”

另一种方法是用支持tsn的主/控制器替换现有的协议主/控制器。Kleineberg说:“这种方法可以让你保持终端设备的原状。”“使用TSN支持的协议主/控制器，您可以将您的自动化协议移植到TSN上。主服务器将协议调度与TSN调度同步，并允许在TSN上无缝传输自动化协议。这使得棕地工厂可以一步一步地实现TSN，因为他们可以保留所有现有的、特定于协议的设备，只需要更换主控设备。一旦完成，这些设备就可以随着时间的推移逐一更换。同时，通过TSN传输自动化协议，可以保持新旧设备之间的连接。”

Lund指出，即使你的网络中没有所有支持TSN的设备，工厂仍然可以从安装TSN网络中获得明显的好处。Kleineberg解释了这样做的原因:“即使终端设备是不确定的，或者TSN没有能力，它们的通信将通过TSN网络传输。当这些设备的通信并入TSN网络时，它们将被确定地处理，”他说。

尽管TSN的潜力令人兴奋，但Kleineberg和Lund都认为这项技术目前被夸大了。尽管如此，两人都表示，真正的行业对它的兴趣正呈指数级增长。

“TSN目前只是一层技术;它需要开发申请协议进一步推进，“Kleineberg说。他承认，在更喜欢使用专有网络的供应商中确实存在对TSN的一些推送。“但是那些供应商远离标准以太网，它将越难以为他们，”他说。“最终用户对TSN的发展非常积极，这承诺将标准网络带到厂房。”