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通過增加服務(wù)質(zhì)量機(jī)制，成熟的以太網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)得到進(jìn)一步優(yōu)化。得益于新的IEEE標(biāo)準(zhǔn)，以太網(wǎng)將能在預(yù)定義的長時限內(nèi)，可靠地進(jìn)行多協(xié)議（包括實(shí)時協(xié)議）并行傳輸。工業(yè)用戶和汽車制造商已經(jīng)準(zhǔn)備好使用新標(biāo)準(zhǔn)。

機(jī)械臂動作整齊劃一，分毫不差，靈活自如地擺動著機(jī)械爪。兩個工業(yè)機(jī)器人跳著優(yōu)雅的機(jī)械芭蕾，讓人覺察不到哪怕一絲遲延。這樣的*協(xié)調(diào)，歸功于一項(xiàng)正在揭開工業(yè)通信新紀(jì)元的技術(shù)：時間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）。

過去40年，在通過電纜傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)方面，以太網(wǎng)已是*的*。西門子從一開始就積極投身這個領(lǐng)域，并推出了市場上 工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)：SINEC H1。自此之后，以太網(wǎng)不單用于辦公室，尤其還用于工業(yè)制造環(huán)境。然而，以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)從誕生之初就存在一個問題——它不能保證發(fā)送方發(fā)出的數(shù)據(jù)包能在一定時間內(nèi)送達(dá)接收方。對于工業(yè)控制器，這樣的情況是不能容忍的。要知道，機(jī)器的可靠運(yùn)行，依賴于傳感器測量數(shù)據(jù)和控制信號在短時間內(nèi)送達(dá)目的地。它們需要時延低至毫秒級的實(shí)時通信——這項(xiàng)任務(wù)超出了以太網(wǎng)的設(shè)計初衷。

一個重要發(fā)展：未來，一切都將建立在支持TSN的以太網(wǎng)之上，可以按要求實(shí)現(xiàn)并行操作。

正因如此，想要在以太網(wǎng)上進(jìn)行實(shí)時通信的用戶必須部署擴(kuò)展性技術(shù)，如應(yīng)用廣泛的Profinet標(biāo)準(zhǔn)。舉例來講，在機(jī)器中，這個標(biāo)準(zhǔn)通過向以太網(wǎng)添加實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸能力，將傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和驅(qū)動器等連接至中央控制器，從而實(shí)現(xiàn)包括精準(zhǔn)控制伺服驅(qū)動器的應(yīng)用。西門子Simatic控制器業(yè)務(wù)部門的系統(tǒng)管理負(fù)責(zé)人Matthias Gärtner解釋道，“然而，要做到這一點(diǎn)，通常需要在連接設(shè)備內(nèi)加裝特殊硬件組件。不僅如此，各種實(shí)時工業(yè)以太網(wǎng)解決方案不能在同一個以太網(wǎng)上并行運(yùn)行。”

很快，這個問題將成為歷史，因?yàn)樨?fù)責(zé)為各種系統(tǒng)制定標(biāo)準(zhǔn)的電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）已通過添加實(shí)時通信機(jī)制擴(kuò)展了以太網(wǎng)，從而滿足這一迫切需求。這些機(jī)制包括時間控制傳輸、同步和帶寬預(yù)留等。通過這種方式，IEEE借助TSN提高了服務(wù)質(zhì)量。這樣一來，以太網(wǎng)將能夠向連接的所有支持這些擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備提供相同的時間信息。終，整個網(wǎng)絡(luò)將實(shí)現(xiàn)精確同步。除此之外，預(yù)留協(xié)議可確保按照預(yù)定義的時間表，通過所有中間交換機(jī)將數(shù)據(jù)包從發(fā)送方傳送至目的地。TSN標(biāo)準(zhǔn)還將有關(guān)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浼{入考慮，即，網(wǎng)絡(luò)部署是星型、環(huán)型，還是線型，以及發(fā)送方與接收方之間的交換機(jī)的數(shù)量。此外，TSN標(biāo)準(zhǔn)還包含無縫冗余流程。

引起工業(yè)界普遍關(guān)注：除在機(jī)器內(nèi)部進(jìn)行實(shí)時通信之外，現(xiàn)在還可以在機(jī)器之間實(shí)現(xiàn)實(shí)時通信，從而提高整個工廠系統(tǒng)的吞吐量。

單個網(wǎng)絡(luò)傳輸所有數(shù)據(jù)

Gärtner指出，“對于以太網(wǎng)而言，這是一個歷史性時刻。未來，將有可能使用面向Profinet及其他基于TSN的實(shí)時工業(yè)通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)硬件組件。這將實(shí)現(xiàn)在一個網(wǎng)絡(luò)上同時傳輸所有數(shù)據(jù)，包括實(shí)時信息。”用戶將自然而然地獲益于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)帶寬穩(wěn)步提高，隨著自動化系統(tǒng)的IP連接與日俱增，帶寬需求將不斷增長。此外，TSN交換機(jī)堅決將交換資源預(yù)留用于所請求的實(shí)時通信需求，確保不再因緩沖器溢出而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，因此，通信將更加穩(wěn)健。

除對通過Profinet實(shí)現(xiàn)機(jī)器內(nèi)部實(shí)時通信的需求日益增長之外，對不同機(jī)器之間的確定性（即預(yù)定的）數(shù)據(jù)交換的需求也越來越大。譬如，同時對一個工件執(zhí)行操作的協(xié)作機(jī)器人，它們必須精確協(xié)調(diào)彼此的動作?，F(xiàn)在，具備PubSub（發(fā)布/訂閱）擴(kuò)展的OPC UA標(biāo)準(zhǔn)已在這個領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟。它也可以采用TSN以太網(wǎng)作為傳輸介質(zhì)。Gärtner表示，“預(yù)計，TSN以太網(wǎng)將被引入整個工業(yè)制造流程。不僅如此，譬如，汽車制造商也希望使用這種新標(biāo)準(zhǔn)來發(fā)送倒車后視攝像頭生成的大量數(shù)據(jù)，或者實(shí)現(xiàn)無人駕駛。無人駕駛的實(shí)現(xiàn)，離不開包含服務(wù)質(zhì)量機(jī)制的車載網(wǎng)絡(luò)。”現(xiàn)在，時機(jī)已經(jīng)成熟。 TSN組件現(xiàn)已投放市場，在2018年德國漢諾威工業(yè)博覽會上，西門子將使用實(shí)際的TSN產(chǎn)品來演示基于OPC UA PubSub的確定性機(jī)器間通信。這些產(chǎn)品將于今年年底開始銷售，屆時，TSN以太網(wǎng)將終來到數(shù)字化和“工業(yè)4.0”的現(xiàn)代化世界。

功能多樣，適用于機(jī)器附近的應(yīng)用以及聯(lián)網(wǎng)的子工廠：管理型工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī) SCALANCE X200 是一種可靠的網(wǎng)絡(luò)解決方案，是 的 PROFINET 自動化網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)方式。SCALANCE X200 交換機(jī)具有多種功能，例如 PROFINET 診斷，這些功能通過集成到STEP 7 中提高設(shè)備的可用性，適合簡單的調(diào)試以及工程設(shè)計。

詳細(xì)信息

結(jié)構(gòu)緊湊的 SCALANCE X200 具有各種不同的端口類型

與 ET 200S 一樣，SCALANCE XF200 外形平整，可以方便地引出電纜

特性

應(yīng)用廣泛，適用于高要求的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

可靈活安裝于開關(guān)柜/開關(guān)盒中或者適用于無開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)

調(diào)試以及工程設(shè)計簡單

具有多種功能，提高設(shè)備的可用性

管理型 SCALANCE X200IRT

特別適用于設(shè)計嚴(yán)格的實(shí)時應(yīng)用：管理型工業(yè)以太網(wǎng) SCALANCE X200IRT（同步實(shí)時）具有多種功能，可以用于 PROFINET 環(huán)境下機(jī)器附近的應(yīng)用以及聯(lián)網(wǎng)的子工廠。實(shí)時交換機(jī) SCALANCE X200IRT集成有實(shí)時 ASIC，特別適用于高性能的同步運(yùn)動控制。

詳細(xì)信息

結(jié)構(gòu)緊湊的 SCALANCE X200IRT具有各種不同的端口類型

與 ET 200S 一樣，SCALANCE XF200IRT 外形平整，可以方便地引出電纜

特性

應(yīng)用廣泛，適用于嚴(yán)格的實(shí)時要求

調(diào)試以及工程設(shè)計簡單

具有多種功能，提高設(shè)備的可用性

管理型 SCALANCE X300

說明

管理型 SCALANCE X300 交換機(jī)具有*的性能和靈活性各種介質(zhì)模塊用于可裝配的 19“ 支架類型，可以擴(kuò)展具有千兆位以太網(wǎng)的高效率工廠網(wǎng)絡(luò)。而且也適用于能源技術(shù)型工廠，或者環(huán)境條件下的應(yīng)用。

SCALANCE X300/XR300 可以是模塊化 19“ 支架類型，也可以是緊湊型結(jié)構(gòu)類型

SCALANCE X300PoE/XR300PoE 適合通過導(dǎo)線（與供電以太網(wǎng)連接）傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和能源

SCALANCE X300EEC/XR300EEC 特別適用于能源技術(shù)型工廠或者環(huán)境條件

特性

應(yīng)用方式靈活并且基本設(shè)備可以自由裝配，因此經(jīng)濟(jì)實(shí)惠

鋪設(shè)電纜時省去了能源線以及額外的電源線，從而節(jié)省成本

具有多種 IT 功能，適合高性能的工廠網(wǎng)絡(luò)

SCALANCE X400 管理型交換機(jī)

如果希望使工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)分區(qū)，那么 SCALANCE X400 交換機(jī)是選擇：通過模塊化結(jié)構(gòu)，該交換機(jī)可以適用于高性能工廠網(wǎng)絡(luò)中的各種任務(wù)分配。并且 SCALANCE X400 交換機(jī)可以實(shí)現(xiàn)無線集成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與辦公網(wǎng)絡(luò)。它的各種功能性確保工業(yè)以太網(wǎng)滿足各種要求，即使是未來的更高要求。

SCALANCE X4082 具有多媒體模塊插槽

SCALANCE X4143E 可以使用用于附加插槽以及路由器功能（第 3 層）的擴(kuò)展器進(jìn)行擴(kuò)展

優(yōu)化從總網(wǎng)到子網(wǎng)的劃分（IP 路由）

支持 VLAN，從而可以集成到企業(yè)安全策略

具有多種 IT 功能，適合高性能的工廠網(wǎng)絡(luò)

通過模塊化結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)靈活的安裝方式

選擇以 SCALANCE X500 作為核心組件來構(gòu)建您的工廠網(wǎng)絡(luò)。 您可以自主選擇連接介質(zhì)，采用不同的冗余方案將工廠網(wǎng)絡(luò)接入企業(yè) IT。兩種基礎(chǔ)設(shè)備通過其不同的介質(zhì)模塊（高可達(dá) 10 Gbit/s）提供級的網(wǎng)絡(luò)可用性和未來安全性。

SCALANCE XR5286M 帶有多 28 個端口

SCALANCE XR55212M 帶有多 52 個端口

全模塊化使網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展和裝配無限靈活

全模塊化的結(jié)構(gòu)減少了各類設(shè)備的庫存成本

借助 KEYPLUG 可輕松實(shí)現(xiàn)第 3 層功能的加裝，無需更換硬件