OPCUATSN嚴格意義是“標準與規(guī)范”，實現(xiàn)的硬件軟件根據(jù)不同廠商自行定義。本文出自微信公眾號《說東道西》，作者通過不同視角，就OPCUATSN九大常見問題作出了闡述。

1.TSN技術(shù)是怎么發(fā)展而來？

    TSN（TSN-TimeSensitiveNetwork）最初源于音/視頻通信，即在劇院的音視頻方面的信號傳輸，就像世界杯會有非常多的攝像機位，高清視頻與音頻需要同步，并容量較大。后來汽車行業(yè)將其應(yīng)用于未來的輔助駕駛（ADAS），開發(fā)了IEEE802.1AVB(Audio/VideoBridge)，在2012年IEEE成立了IEEE802.1TSN工作組，擬將其應(yīng)用于工業(yè)實時通信，以解決目前標準以太網(wǎng)無法提供實時數(shù)據(jù)傳輸問題，以及在同一通道中傳輸不同類型數(shù)據(jù)（周期性與非周期性數(shù)據(jù)）。

2.OPCUATSN屬于誰家？

    OPCUATSN嚴格意義是“標準與規(guī)范”，實現(xiàn)的硬件軟件根據(jù)不同廠商自己定義，例如OPCUA是跨平臺的在Windows,Linux,VxWorks等不同操作系統(tǒng)均可實現(xiàn)，而TSN可以采用不同家公司的處理器Intel、XINLINX、TI、ADI等均提供相應(yīng)的開發(fā)支持服務(wù)。

    OPCUA由OPCUA基金會運營，它是非盈利組織，而TSN則由AVnu、IIC、OPCUA基金會成立的非盈利組織共同運營，推動此項技術(shù)的發(fā)展，因此，OPCUATSN技術(shù)不屬于私有技術(shù)，任何加入OPCUA基金會的公司都可分享此項技術(shù)。

3.OPCUATSN會替代現(xiàn)有的總線嗎？

    就短期而言，尚不會替代目前的POWERLINK、Profinet等現(xiàn)場總線以及基于以太網(wǎng)的實時總線技術(shù)，畢竟現(xiàn)存技術(shù)的安裝節(jié)點量非常大，會有一個較長的過程，TSN目前相關(guān)的標準在IEEE剛剛完成（IEEE802.1ASrev,IEEE802.1Qbv,IEEE802.1Qbu，有些標準尚未完全制定完成（IEEE902.1Qcc），而且產(chǎn)品方面是測試階段，按計劃2019年初貝加萊會先推出批量化集成TSN的I/O與控制器產(chǎn)品，而OPCUA則在現(xiàn)有的很多主流的控制器中已經(jīng)部分或完全集成。

    但是，OPCUATSN是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，協(xié)同制造的關(guān)鍵，必須通過此通道才能實現(xiàn)真正的垂直、水平、端到端的集成，因此，它是一個必然的趨勢，包括來自IT領(lǐng)域的企業(yè)如華為、思科、Intel、XILINX等IT廠商，他們需要推進云、AI技術(shù)等在制造業(yè)的應(yīng)用，因此，這個力量會比較強大，而目前主流的自動化廠商ABB及其旗下B&R，也包括其它廠商如SIEMENS、BoschRexroth、RockwellAB等均已經(jīng)推出進入測試階段的TSN技術(shù)與產(chǎn)品，因此，在可預(yù)見的未來，OPCUATSN將成為一個主流的技術(shù)。應(yīng)該說，TSN技術(shù)會較之以往的通信技術(shù)發(fā)展更快。

    技術(shù)最主要服務(wù)于應(yīng)用的需要，而工業(yè)互聯(lián)、智能制造的確迫切需要數(shù)據(jù)的透明互聯(lián)，這樣才能實現(xiàn)柔性制造的協(xié)同、大數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化、人工智能與制造的結(jié)合實現(xiàn)全局的優(yōu)化來挖掘制造中的數(shù)據(jù)潛力，借用IT技術(shù)服務(wù)于產(chǎn)業(yè)升級。

4.TSN是一項技術(shù)嗎？

    嚴格來說，TSN是一系列的通信標準與規(guī)范，它由精確時鐘同步IEEE802.1ASrev、IEEE802.1Qbv基于通道預(yù)留的數(shù)據(jù)流通信、IEEE802.1Qbu+IEEE802.3br基于搶占式MAC的數(shù)據(jù)、Qcc網(wǎng)絡(luò)與用戶配置、QCB無縫冗余等標準構(gòu)成。

5.為什么要采用OPCUATSN？

    網(wǎng)絡(luò)連接包括了互聯(lián)、互通、語義互操作幾個層面的問題，現(xiàn)場總線在上世紀70年代出現(xiàn)，在90年達到高峰，但引發(fā)了“總線之爭”，各種現(xiàn)場總線的電平、接口、帶寬、節(jié)點間距等都不一致，無法實現(xiàn)物理的連接，并且延遲大、帶寬低，無法滿足更大的數(shù)據(jù)傳輸與實時響應(yīng)，因此基于以太網(wǎng)技術(shù)的實時通信自2001年出現(xiàn)，實時以太網(wǎng)解決了傳統(tǒng)總線的帶寬、介質(zhì)、節(jié)點間距、電平等的一致，但不同的應(yīng)用層仍然需要大量的軟件編程、配置、測試等開發(fā)，這使得IT與OT協(xié)同中，IT訪問OT不具有經(jīng)濟性，因此，迫切需要在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)語義互操作，即相互識別語義，這需要規(guī)與標準的一致性，而OPCUA則解決語義互操作的問題，因此，IIC的IIRA架構(gòu)、工業(yè)4.0組織的RAMI4.0架構(gòu)均將OPCUA設(shè)為實現(xiàn)架構(gòu)的通信規(guī)范與標準。

    TSN則是為了解決其中的網(wǎng)絡(luò)不一致問題，即IT運營如云端應(yīng)用與服務(wù)、MES/ERP等都是采用非周期性數(shù)據(jù)，其對網(wǎng)絡(luò)要求是容量大、帶寬高、高安全性，而OT則是實時性、穩(wěn)定性的要求，這導(dǎo)致兩種數(shù)據(jù)無法在同一網(wǎng)絡(luò)傳輸，而TSN就通過在MAC上SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）思想對在該網(wǎng)段內(nèi)的實時數(shù)據(jù)進行預(yù)先分配通道、預(yù)留通道機制，而其它非周期性數(shù)據(jù)則按照優(yōu)先級，這兩種模式混合進行的方式來進行數(shù)據(jù)在同一網(wǎng)絡(luò)進行傳輸。

    TSN與OPCUA共同完成了對整個網(wǎng)絡(luò)從底層到應(yīng)用層的規(guī)范與統(tǒng)一，成為未來實現(xiàn)整個工業(yè)互聯(lián)的必然之路。

6．OPCUA最大的作用是什么？

    OPCUA不僅實現(xiàn)語義互操作，而且最為重要在于OPCUA提供了信息模型，即，為協(xié)同應(yīng)用提供了一個信息架構(gòu)，這個架構(gòu)可以快速的模塊化方式獲取數(shù)據(jù)，簡單的配置即可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的整體采集，減少了工程量，包括開發(fā)調(diào)試方面，而另一方面，不僅有基礎(chǔ)信息模型，還提供針對垂直行業(yè)的信息模型，如基于OMAC/PackML—針對包裝工業(yè)的、EUROMAP針對塑料工業(yè)、AutomationML針對汽車工業(yè)、ISA-針對MES等數(shù)據(jù)集成的標準與規(guī)范，這使得OPCUA成為了各個產(chǎn)業(yè)可以語義互操作的關(guān)鍵。

    OPCUA也提供面向服務(wù)的架構(gòu)，使得針對網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)變得更為簡單，對于OPCUA新增的Pub/Sub機制（發(fā)布者與訂閱者）可以讓網(wǎng)絡(luò)帶寬資源消耗更低，而且可以提高網(wǎng)絡(luò)實時性。

    OPCUA不僅是通信規(guī)范，也是降低整個工業(yè)互聯(lián)中開發(fā)工作量、項目實施的關(guān)鍵規(guī)范與標準。

7.OPCUATSN在全球的狀態(tài)如何？

    目前OPCUA基金會有全球4000多名會議，涉及主流的IT與OT廠商，在中國OPCUA基金會秘書處放在工控網(wǎng)，TSN目前由AVnu組織來運營，TSN目前標準由IEEE在制定，目前在歐洲LNI、美國的IIC、中國的ECC都在建Testbed，企業(yè)可以參與并將其開發(fā)的測試產(chǎn)品與其它產(chǎn)品進行互操作測試，以確保數(shù)據(jù)交互的透明。

8.OPCUATSN開發(fā)該怎么進行？

    OPCUA有幾家SDK的提供商，具體請咨詢OPCUA基金會的官網(wǎng)。OPCUA也有開源協(xié)議棧open62451--在網(wǎng)上可以下載到免費試用。TSN技術(shù)目前由各家公司開發(fā)，類似奧地利的TTTech等公司可以提供相應(yīng)的開發(fā)支持服務(wù)，Intel、XINLINX、TI、NXP等芯片制造商也提供TSN開發(fā)板，具體請咨詢這些公司。

9.TSN的性能如何？

    目前根據(jù)貝加萊開發(fā)的TSN技術(shù)測試，基于千兆以太網(wǎng)技術(shù)，采用全雙工模式，最快可以達到10微秒的循環(huán)周期，當然這是網(wǎng)絡(luò)達到的性能，整體的循環(huán)周期也由控制器本身的循環(huán)周期設(shè)定來計算。據(jù)2017年SPS展會的TSN演示系統(tǒng)10000個I/O點（200個節(jié)點），5個高清攝像頭，所有數(shù)據(jù)刷新為100微秒，相對現(xiàn)有的現(xiàn)場總線，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)增加對性能的影響較小。

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