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2018年11月27日-29日，一年一度的SPS IPC Drives展会又在德国纽伦堡举行，作为欧洲最大的自动化展会CONTROL ENGINEERING China版权所有，SPS IPC Drives每年的主题反映了欧洲自动化企业的关注热点，本年度的主题是“smart and digital automation”。而”Connectivity“应该是从Automation(自动化)到Digital（数字化）、Smart(智能化)的基础。传感器、控制器、机器设备、人、云平台之间的互联互通是自动化展的老话题，但年年都有新东西。走遍SPS的十多个展馆，从传感器-控制器-云的纵向连接，到machine to machine的横向通信www.cechina.cn，各种解决方案充分展示了历史、现状和未来的交错。企业数字化转型需要IT网络和OT网络的融合，实现统一的网络架构，同时又要求这个网络架构具有ＱoS保证。在SPS 2018展会上，各个工业以太网相关的技术协会和主流厂商，既展现了对共同网络框架的认同和支持，也在具体的实现方案上体现了“和而不同”，笔者这里简单记录下个人观感CONTROL ENGINEERING China版权所有，管窥之见，不当处请读者指正。
OPC基金会：积极推动 “OPC UA including TSN down to the field level”
OPC基金会展台的一个技术架构图反映了其当前的主要工作方向：
1）通过统一的OPC UA信息模型及协议，实现IT和OT网络的融合和语义级通信；
2）通过Client/Server和Pub/Sub机制，以及对多种有线和无线协议的支持，满足各种横向和纵向通信需求；
3）通过融合TSN来满足车间级和设备级的实时通信的QoS 需求。
我们不妨回顾下OPC基金会较早发布的技术架构图：
两者对比，不难发现最新一版主要添加了对5G网络的支持和对TSN现场级通信的支持，在旧版架构图中www.cechina.cn，TSN主要是实现M2M通信，控制器和IO/伺服驱动的通信仍由传统现场总线和工业以太网协议实现。而OPC UA over TSN实现现场级实时通信则是OPC基金会在本次SPS重点宣传的内容。OPC基金会在SPS上宣布推动”Iniiative for Field Level Communication“，目标是实现包括IO、运动控制、安全系统在内的现场级确定性通信。展台上的IIC的TSN Testbed也实现了相关的原型应用DEMO。
正在制定中的IEC/IEEE 60802 TSN-IA-Profile(TSN Industry Automation Profile)，既是OPC UA over TSN的关键模块，同时也为多种工业通信协议迁移到TSN上提供了支持。
各个技术组织的TSN Testbed
LNI4.0（Labs Network Industrie 4.0）是由几个德国技术协会和相关企业发起的技术组织。在OPC UA基金会展台展示了其TSN Testbed。
在展会第一天的ZVEI论坛上，LNI4.0的Dominik Rohrmus博士介绍了LNI的Testbed的定位，即主要面向M2M通信。LNI4.0的目标是能使终端设备做到"Plug and Work"，为此他们的Testbed采用了分布式配置模型。对于OPC UA over TSN用于现场IO级别的实时通信，LNI4.0持保留态度，认为现阶段实施成本过高。
IIC 工业互联网联盟IIC（Industrial Internet Consortium）展出了面向柔性制造的TSN Testbed，强调支持现场级的实时通信，现场展示用美国NI的CompactRio控制器与博世力士乐的带TSN接口的伺服驱动器进行实时通信，可以通过触摸屏加载不同的UDP网络负载，实时运动控制的带宽不受影响。
此外，德国Fraunhofer FOKUS也搭建了TSN IOP Lab，用于TSN兼容性和互操作性测试。AVNU联盟作为最早推动TSN的组织之一，也展出了他的兼容性测试软件工具和测试架构。边缘计算联盟ECC也在OPC基金会展台提供了一个展板介绍其Testbed。
主流实时以太网：迈向互联互通
西门子主导的PI（PROFIBUS & PROFINET International ）组织的展台上充分展现了PROFINET技术和OPC UA、TSN的融合，PI的做法是把PROFINET分解为两个部分：对应7层架构第2层的PROFINET RT/IRT机制和对应5-7层的PROFINET服务，然后与TSN／OPC UA 融合。上层PROFINET服务可以基于传统的RT/IRT，也可以基于TSNCONTROL ENGINEERING China版权所有，在未来也许PROFINET服务都基于TSN运行。
由于PROFINET服务和OPC UA同属于5-7层的上层协议，PI和西门子的官方说法是：”with PROFINET at the field level and OPC UA at the control level. “ OPC UA主要用于垂直通信和M2M的非周期性通信，PROFINET服务用于现场级的周期性实时IO数据通信。在现场IO级，只有PROFINET over TSN，在设备级，可以通过PROFINET’s OPC UA companion specification建立PROFINET设备信息与OPC UA信息模型的映射。如果L2统一采用TSN，那么PROFINET和OPC UA实际上可以共享统一的网络硬件架构。从这个角度看，PI的架构与OPC基金会的架构是兼容的。
西门子展台上展示了两台西门子的S7-1500 PLC通过TSN实现M2M同步，控制两台KUKA机器人实现运动协调控制，PLC与KUKA机器人之间采用PROFINET。
EtherCAT技术协会ETG在SPS上发布了EtherCAT G，把EtherCAT的带宽从100M提高到1G和10G，倍福公司展台的XPlanar六自由度平面传输系统是展会上的一大亮点，也呼应了高带宽网络在未来运动控制系统的必要性。
倍福展台展出了EtherCAT系统和TSN交换机的融合方式，EtherCAT主站之间可以通过TSN交换数据，借助于TSN耦合器，EtherCAT主站可以通过TSN交换机连接到一个EtherCAT从站网段。
Powerlink/B&R则是明确地提出OPC UA over TSN，并强调Powerlink和OPC UA／TSN的无缝集成。
CLPA（CC-Link Partner Association）则于SPS开幕第一天公布了CC-Link IE TSN 规范。结合千兆以太网带宽和TSN的时间触发调度机制，CC-Link IE TSN称最小通信周期可以达到31.25微秒，可以满足高速高精运动控制系统的通信需求。
Unix/Linux有一个编程哲学是：机制与策略相分离。纵观SPS2018，尽管对于TSN配置策略仍存在一些观点分歧，但并不影响TSN基础网络架构的建设。"要想富，先修路"，在相互竞争中又相互融合的工业以太网，为制造自动化提供了更大的空间。.
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