近年来，机器智能和机器人技术取得了惊人的进步，推动了自动化，特别是工业自动化和汽车控制的进步。

了解自动化网络如何变化

TSN通过提供高带宽和可靠、可信赖的实时通信，为现代工业自动化网络带来诸多好处。

为何选择TSN

TSN可用于多种应用，这不仅是因为技术优势，还因为其较低的总体拥有成本 (TCO)。用TSN交换机替换现有交换机可能会增加成本，但这通常比复制网络和维护额外网络的成本要低。

在自动化网络中，TSN可以将众多小型、互不相连的网络融合到一个统一的网络结构中。这种新网络可以适应更大规模的实时通信需求，同时为后台数据提供更多的传输带宽。请查看一些展示不同市场中网络融合优势的用例。

体验我们具有TSN功能的产品组合

Belden致力于进一步发展TSN技术，并提供具有最高质量标准的工业以太网交换机。探索我们不断扩展的具有TSN功能的设备和软件解决方案组合，确保可靠的供应商独立通信。

工业自动化的转变

工业自动化市场受到从工业3.0向工业4.0.或智能工厂（工业物联网（IIoT）的一部分）过渡的推动。这种转变通常被描述为从自动化金字塔到自动化支柱的转变。

工业界沿用了几十年的金字塔模型，严格区分了从工厂车间（现场层）到顶部管理系统的功能层。实时数据通信通常是在传感器和执行器所在的现场层，以及现场层和控制器层之间进行。

IIoT（工业4.0）生产环境中的自动化支柱在工厂车间仍然有一个现场层，但现场层的传感器总数大大增加，以便对制造功能进行更严格的分析和控制。

在自动化支柱中，控制器层消失。一些控制功能作为分布式控制单元转移到现场层，用于实现极其快速和可靠的反应，例如安全功能。其他控制单元作为集中控制单元（“虚拟PLC”）进入管理层（工厂主干）。

虚拟控制功能亦即虚拟可编程逻辑控制器（PLC）托管在本地自动化云中，通过连接层直接与生产过程交互。PLC的虚拟化提供了最大的灵活性；它们可以添加和删除，计算能力可以分配到最需要的地方。工厂主干中的应用程序甚至不需要在物理上靠近现场层应用程序。它们可以位于任何地方：在IT部门，甚至在远离工厂的数据中心，这取决于应用程序允许的最大端到端时延（延迟）。控制过程中的这种灵活性转化为生产过程中的灵活性。

现场层和工厂主干网之间是连接层。现场层和连接层都需要高速、低延迟的网络性能。此外，连接层承载低优先级的后台流量，其方式不能减慢时间关键型的流量。这就是TSN的用武之地。

图：从自动化金字塔到自动化支柱的转变。

认识到IIoT环境中对TSN的需求

自动化支柱中的连接层可以被视为工厂主干和现场层之间的信息高速公路。流量由关键任务数据和非紧急数据组成。连接层需要让所有流量到达目的地，但关键任务数据很紧急；它需要准时到达目的地。在构建同时承载紧急和非紧急流量的网络时，您有四种选择：

• 使用TSN，它可以让紧急和非紧急数据共享网络连接，同时防止非紧急的流量阻碍相对更紧急的流量的流动。
• 为不同的应用程序构建单独的网络，这是一种高成本的选择。
• 大规模扩大网络基础设施，这是一种广泛使用但极其昂贵的方法，称为带宽过度配置。
• 忍受关键任务数据的流量延迟，这通常不是一个可行的选择。

在这四个选择中，明确的选择是第一个：使用TSN。

TSN - 关键任务网络的新发展

在高度自动化的系统中，实时通信必不可少，有时甚至至关重要。想象一下，一辆自动驾驶汽车在刹车时犹豫不决，或者装配线上的机器人从同步它们动作的计算机接收到延迟的指令。

包括EtherCAT、PROFINET IRT和Sercos III在内的多种实时通信技术用于确保及时通信，但它们存在兼容性问题，并且对未来增强功能（如增加带宽）的支持有限（如有）。

时间敏感网络克服了这些限制，提供以下三个要素：

• 可靠的实时通信
• 高带宽以适应流经自动化网络的大量传感器和后台数据
• 向后兼容以太网设备

TSN面向未来的以太网网络

TSN将IEEE* 802以太网提升到新的水平，以满足当今和未来自动化网络的要求。TSN提供前所未有的低端到端延迟，以及具有极低抖动的帧传输精度，超越了标准化IEEE 802.1技术所能达到的任何水平。IEEE 802.1和IEEE 802.3中的标准化确保了不同供应商之间的互操作性、广泛的市场范围、随着未来以太网速度增加的可扩展性和投资安全性。

* 电气和电子工程师协会

自11月2018日在OPC基金会建立现场级通信（FLC）计划以来，很明显：OPC UA和IEEE TSN的技术组合作为一种供应商中立的通信技术不仅在纸面上，而且在技术实现上都得到了广泛的支持。Belden从一开始就支持这一发展。

• Belden是TSN工业以太网的先驱，并不断重新完善该技术的极限。
• Belden擅长时间同步。Hirschmann开关用于需要精确计时的最苛刻应用。
• Belden 网络管理软件解决方案支持现代lloT网络的整合和运行。

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