工業(yè)通訊技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)歷了現場(chǎng)總線(xiàn)、工業(yè)以太網(wǎng)和工業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，其發(fā)展呈現現場(chǎng)層和控制層專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )向管理層通用網(wǎng)絡(luò )延伸，有線(xiàn)到無(wú)線(xiàn)補充，以及新使能技術(shù)（如TSN、5G）不斷融合應用的新趨勢。

近些年，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展，以太網(wǎng)進(jìn)入了控制領(lǐng)域，形成了新型的以太網(wǎng)控制網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。該技術(shù)遵從TCP/IP框架，具有接口簡(jiǎn)單、協(xié)議開(kāi)放、互通便捷等突出優(yōu)勢，逐步成為行業(yè)主流技術(shù)，已經(jīng)形成了多個(gè)有影響力的國際標準。不同的協(xié)議標準滿(mǎn)足著(zhù)不同層次、不同場(chǎng)景的通訊要求：比如用于本地控制系統內部的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，常見(jiàn)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(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò )）技術(shù)作為一種綜合、統一和標準的新興工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，正在打破過(guò)去以協(xié)議為維度由某一廠(chǎng)商主導的局面。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下，TSN作為工業(yè)網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)互通的核心，連接存量的傳統工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)線(xiàn)、負責采集海量工業(yè)數據的物聯(lián)網(wǎng)、以及需要高質(zhì)量傳輸的新型工業(yè)應用，承載各類(lèi)控制和運行維護流量。但是，TSN僅僅是為以太網(wǎng)提供了一套MAC層的協(xié)議標準，它解決的是網(wǎng)絡(luò )通訊中數據傳輸及獲取的可靠性和確定性的問(wèn)題；而如果要真正實(shí)現網(wǎng)絡(luò )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(chǎng)數據采集、傳輸與生產(chǎn)運營(yíng)中，都會(huì )需要對現場(chǎng)的機器狀態(tài)、生產(chǎn)能耗、質(zhì)量相關(guān)、生產(chǎn)相關(guān)參數進(jìn)行采集，OPC UA overTSN在整體上使得工廠(chǎng)各個(gè)環(huán)節的橫向與縱向數據實(shí)現了透明交互，并且配置效率更高，程序與應用模塊化更強。

5G通訊技術(shù)是當下的熱門(mén)話(huà)題之一，其在工業(yè)領(lǐng)域的應用也成為了人們討論和研究的重要方向。5G技術(shù)是4G技術(shù)的延伸，比4G具有更高速率、更大帶寬、更短時(shí)延。它推動(dòng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )從消費領(lǐng)域擴展到工業(yè)領(lǐng)域，讓工業(yè)界真正進(jìn)入無(wú)線(xiàn)時(shí)代，實(shí)現“工業(yè)4.0”要求的物物相連和“柔性”生產(chǎn)，讓人工智能有了更加敏銳的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )。

據了解，5G技術(shù)可滿(mǎn)足泛在互聯(lián)的需求。傳統制造工廠(chǎng)其工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )、管理網(wǎng)絡(luò )辦公網(wǎng)絡(luò )等為內網(wǎng)，可認為是封閉網(wǎng)絡(luò )，外界無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)。隨著(zhù)智能制造的發(fā)展與應用推廣，需要內部網(wǎng)絡(luò )與外部網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行互通，工廠(chǎng)內部通信網(wǎng)絡(luò )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(shù)。首先，傳統工業(yè)通信采用主從式，通過(guò)PLC等主控設備實(shí)現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、廠(chǎng)區內用于物流配送的車(chē)輛實(shí)現自動(dòng)駕駛成為可能。再者，用于大型制造裝備遠程運維，通過(guò)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(shù)中，比如生產(chǎn)運維、技工培訓等浸入式體驗。

近年來(lái)，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(shù)基礎，通訊技術(shù)的發(fā)展直接影響著(zhù)打造智能工廠(chǎng)、無(wú)人工廠(chǎng)的進(jìn)度。盡管目前有多項通訊技術(shù)正在齊頭并進(jìn)地向前發(fā)展，我們仍然要意識到：從工作的進(jìn)展和有效性來(lái)說(shuō)，OPC UA over TSN延伸到現場(chǎng)顯然還不夠成熟，還需要做許多工作，其市場(chǎng)前景也難以預料。另一方面，圍繞工業(yè)應用需求，5G技術(shù)還需要進(jìn)一步提升改進(jìn)，比如在確定性、可靠性和安全性等方面；各種工業(yè)應用場(chǎng)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(shù)正在持續發(fā)展和進(jìn)步，這為工業(yè)實(shí)現智能制造奠定著(zhù)良好的技術(shù)基礎。

摘自《自動(dòng)化博覽》2020年5月刊