★本刊記者/文曉

虹科電子科技有限公司智能自動(dòng)化事業(yè)部部長(cháng) 江麗鳳

作為一家高新技術(shù)企業(yè)，虹科是國內為數極少的在OT領(lǐng)域深耕多年并技術(shù)經(jīng)驗全面的解決方案供應商。虹科業(yè)務(wù)涵蓋工業(yè)和制造業(yè)的自動(dòng)化和數字化、汽車(chē)研發(fā)測試、自動(dòng)駕駛、半導體、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(lèi)通信協(xié)議的軟硬件一站式解決方案，通信技術(shù)類(lèi)型涉及工業(yè)自動(dòng)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、繼電器、TSN測試方案、培訓和開(kāi)發(fā)服務(wù)等。

在2022年，虹科為超過(guò)1500家客戶(hù)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測試設備為代表的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品得到了用戶(hù)的大量好評。在原有產(chǎn)品線(xiàn)的基礎上，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(hù)快速拓展PROFINET通訊接口，節省產(chǎn)品研發(fā)時(shí)間和成本；而集成IOLink協(xié)議的自研通訊模塊則幫助用戶(hù)快速開(kāi)發(fā)支持IO-Link功能的傳感器、集線(xiàn)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(dòng)化事業(yè)部部長(cháng)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(dòng)化領(lǐng)域方案的一站式平臺?！?/p>

布局TSN以推動(dòng)OT與IT融合

隨著(zhù)工業(yè)自動(dòng)化、機器人控制等實(shí)時(shí)應用對通信提出了更高的要求，實(shí)時(shí)傳輸大量數據并確保其可靠性和準確性的需求也越來(lái)越多，傳統的工業(yè)通訊技術(shù)在這些高要求的應用場(chǎng)景下表現不佳，往往難以達到實(shí)時(shí)應用的需求，而TSN技術(shù)正好能夠解決這一問(wèn)題。隨著(zhù)TSN技術(shù)的具體實(shí)施在不同行業(yè)和應用中被廣泛提出和研究，不少技術(shù)領(lǐng)先的企業(yè)也開(kāi)始著(zhù)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 )構建與測試需要一定的準備工作和特定的設備。為此，虹科對以往的4端口或12端口的TSN交換機進(jìn)行升級，最新推出了一款支持20端口的TSN交換機RELY-TSN-BRIDGE，該產(chǎn)品的優(yōu)勢在于支持市場(chǎng)上數量最多的TSN協(xié)議，包括AS、Qbv、Qav、Qcc、Qci、CB，并支持多個(gè)TSN特性，如時(shí)間同步、帶寬保障、流量隔離和時(shí)鐘同步等。此外，該產(chǎn)品的另一個(gè)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、TSN流量記錄儀、TSN測試工具等設備，以及未來(lái)可用于模擬，管理和配置大規模網(wǎng)絡(luò )和復雜網(wǎng)絡(luò )的CNC軟件工具，可實(shí)現完整的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(guò)汽車(chē)、鐵路、軌道交通、工業(yè)等領(lǐng)域嚴苛工作環(huán)境的驗證，幫助用戶(hù)快速推動(dòng)TSN方案落地。

“正如前面所說(shuō)，虹科關(guān)注到了工業(yè)領(lǐng)域對于實(shí)時(shí)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(wèn)題可能需要對設備進(jìn)行近乎實(shí)時(shí)的操作，從工廠(chǎng)車(chē)間的傳感器、設備和機器收集的實(shí)時(shí)數據可立即被其他工廠(chǎng)資產(chǎn)使用，有利于制造企業(yè)進(jìn)行實(shí)時(shí)決策，提高生產(chǎn)力、靈活性和敏捷性。TSN技術(shù)能夠使不同的設備和裝置之間實(shí)現具有透明度和確定性的交互，推動(dòng)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(huì )給整個(gè)工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)帶來(lái)巨大變革?！苯慀P說(shuō)道。針對這個(gè)趨勢，虹科推出了TSN組網(wǎng)測試方案，內含網(wǎng)卡、交換機、流量生成器、TSN流量記錄儀等多個(gè)設備，并將其組合劃分為打流套裝、小規模網(wǎng)絡(luò )學(xué)習套裝、大規模網(wǎng)絡(luò )規劃套裝、TSN網(wǎng)絡(luò )測試套裝，從而能夠滿(mǎn)足不同客戶(hù)的具體需求，快速測試、評估TSN流量并推動(dòng)TSN項目落地。

致力工業(yè)無(wú)線(xiàn)通訊未來(lái)市場(chǎng)

如今工業(yè)領(lǐng)域無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)由于其自身局限性確實(shí)還難以大規模普及，但江麗鳳認為無(wú)線(xiàn)通訊這一賽道仍然是充滿(mǎn)機遇：“因為隨著(zhù)工業(yè)4.0（工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)）的發(fā)展，機器對機器（M2M）通信，例如連接的機器人、倉庫自動(dòng)化和工廠(chǎng)加工機械，正變得越來(lái)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(wú)法滿(mǎn)足連接設備在靈活性、移動(dòng)性和監視方面的巨大增長(cháng)所要求的要求?！痹谄淇磥?lái)，在特定場(chǎng)景的無(wú)線(xiàn)通信，目前已經(jīng)有了一定的發(fā)展，如IO-Link無(wú)線(xiàn)技術(shù)。IO-Link無(wú)線(xiàn)技術(shù)旨在取代工業(yè)自動(dòng)化遠程傳感器和執行器控制和監控中的電纜，與原始的IO-Link技術(shù)類(lèi)似，IO-Link無(wú)線(xiàn)技術(shù)以無(wú)線(xiàn)格式提供高可靠性、低延遲、可擴展性、確定性通信、高客戶(hù)端密度容量和穩健性。它特別適合滿(mǎn)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(dòng)化設備制造商和機器制造商實(shí)施。在可靠性方面，IO-Link無(wú)線(xiàn)技術(shù)提供1e-9數據包錯誤率（PER）的可靠性性能級別。相比之下，WiFi、藍牙和ZigBee等無(wú)線(xiàn)標準的PER為1e-3，可靠性低6個(gè)數量級（一百萬(wàn)倍）。這是通過(guò)用于IO-Link無(wú)線(xiàn)中關(guān)鍵數據的重復機制實(shí)現的。為了確保低延遲，此機制是自動(dòng)實(shí)現的，并由無(wú)線(xiàn)電的物理層控制。IO-Link無(wú)線(xiàn)技術(shù)還使用高斯頻移鍵控（GFSK）調制，這是一種極其強大的調制，用于處理干擾和噪聲。在實(shí)時(shí)性方面，IO-Link無(wú)線(xiàn)技術(shù)可提供5毫秒的確定性低延遲，單個(gè)IO-Link無(wú)線(xiàn)主站最多可支持40個(gè)IO-Link無(wú)線(xiàn)設備，分為5個(gè)軌道。無(wú)線(xiàn)主站中的每個(gè)軌道最多可支持8個(gè)IO-Link無(wú)線(xiàn)設備。當前，虹科已經(jīng)能夠為國內制造商提供IO-Link無(wú)線(xiàn)相關(guān)的產(chǎn)品，如主站、網(wǎng)關(guān)、嵌入式模塊、橋接器等，相信后續將會(huì )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(zhù)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(shí)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(lái)發(fā)展趨勢，江麗鳳認為：“源于OT與IT融合的趨勢，大量工業(yè)設備的聯(lián)接要求數據的互通和互操作性，以及網(wǎng)絡(luò )的實(shí)時(shí)和確定性，因而面向未來(lái)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將持續是工業(yè)通訊技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵?！彼M(jìn)一步詳細解釋道，在工業(yè)領(lǐng)域的應用中，目前主要有三類(lèi)主流的通訊協(xié)議技術(shù)，包括現場(chǎng)總線(xiàn)、工業(yè)以太網(wǎng)以及工業(yè)無(wú)線(xiàn)。傳統的現場(chǎng)總線(xiàn)主要用于工業(yè)現場(chǎng)的控制器、執行器、傳感器等不同設備之間的數據交互，具有較高的可靠性，但其存在傳輸速率低、兼容性差等問(wèn)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)展及其相互結合和應用，提高了以太網(wǎng)通信的可靠性和實(shí)時(shí)性，在技術(shù)上與IEEE 802.3標準兼容。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(guò)程監控層以及底層的現場(chǎng)設備層。與傳統的現場(chǎng)總線(xiàn)相比，工業(yè)以太網(wǎng)可以有效地解決現場(chǎng)總線(xiàn)傳輸速率低、設備互通性差的問(wèn)題，并且工業(yè)以太網(wǎng)具有成本低廉、開(kāi)放性好以及靈活擴展能力強的特點(diǎn)，因此工業(yè)以太網(wǎng)逐步將實(shí)現對現場(chǎng)總線(xiàn)的逐步替代。不過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與現場(chǎng)總線(xiàn)存在標準不一、相互無(wú)法對接的弊端，隨著(zhù)TSN時(shí)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(wú)關(guān)的互操作標準的出現，統一通信標準將成為未來(lái)的發(fā)展方向。同時(shí)，5G、IO-Link wireless等技術(shù)的進(jìn)一步成熟，也推進(jìn)了工業(yè)無(wú)線(xiàn)通訊的發(fā)展，相比于工業(yè)有線(xiàn)技術(shù)，工業(yè)無(wú)線(xiàn)具有更加便捷靈活的部署方式，不需要布置冗雜的通訊線(xiàn)纜，輕松實(shí)現遠程連接與設備監控，由此帶來(lái)的成本節約、可靠性和制造效率將為所需的投資奠定基礎。得益于5G技術(shù)的超可靠的連接、強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、可擴展性、確定性通信、高客戶(hù)端密度容量和穩健性等功能，可顯著(zhù)提高效率及更靈活地增加工業(yè)附加值。并且，在工業(yè)無(wú)線(xiàn)場(chǎng)景中，通過(guò)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。

“面對這些變化，我們將會(huì )更加密切關(guān)注技術(shù)變化和市場(chǎng)動(dòng)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的逐步融合提供強有力的支撐?！苯慀P表示。

摘自《自動(dòng)化博覽》2023年5月刊