概述
OPC UA是一个为工业用途设计的独立于供应商的通信协议。TSN (time-sensitive network)是一种时间敏感网络
进一步发展IEEE以太网标准。他们共同致力于提供第一个真正独立于供应商的实时、确定性以太网通信标准。随着这些技术受到越来越多媒体的关注，自动化领域的专家们都在问:OPC UA TSN会取代现有的工业以太网网络吗?
一个新的更好的工业以太网?市场将决定一切
人们普遍认为，OPC UA TSN是否会取代现有的工业以太网现场总线将由市场来决定。但这就提出了一个问题:谁是市场参与者，他们为什么要从工业以太网转向OPC UA TSN?
在自动化领域，有三种类型的市场参与者:1)自动化和驱动设备的供应商，2)工厂自动化的机器制造商和过程工业的设备供应商，以及3)终端用户。开发当今各种工业以太网现场总线的自动化供应商通过寻求实现标准协议开始了他们的开发。但当涉及到时间关键的应用时，如使用伺服驱动器的高速运动控制，他们开发了超越标准以太网的解决方案，并经常对自动化和驱动设备进行硬件修改，以达到所需的可靠性和鲁棒的实时性能。此外，这些供应商通常遵循专有策略，这增加了机器制造商的负担，迫使他们遵守终端用户的不同需求。处理许多不同的现场总线协议变成了一个真正的问题，即使不同的供应商组支持某些“标准”，如Profinet, EtherNet/IP, SERCOS, Powerlink，
EtherCAT和CC-Link IE。
自动化供应商必须遵循主要趋势，因此几乎肯定会实现基于OPC UA TSN以太网的协议。然而，由于现有工业以太网现场总线的巨额投资和庞大的安装基数，这些系统将在未来许多年继续存在。我们期望提供快速伺服驱动应用的自动化供应商将测试OPC UA TSN是否满足今天的硬实时伺服驱动应用的要求。这些要求包括安全性、健壮性、最大电缆长度和可连接驱动器的数量。一旦OPC UA TSN测试成功，安全性能得到相关部门的批准，实施将与新系列设备的开发同步进行，这是一个循序渐进的过程，将遵循接受的步伐。
离散自动化机械制造商和过程自动化设备供应商在OPC UA TSN方面的地位有些不同。
离散自动化市场驱动因素
机器制造商通常专注于机器的功能，例如，机器的快速反应时间。如果我们将生产机器视为一个功能孤岛，考虑到目前缺乏自动化，并使用OPC UA TSN驱动产品，很明显，机器制造商几乎没有任何理由急于更换当前基于以太网的工业现场总线系统。
为了满足IIoT/I4.0的数据通信需求，并将数据从机器传递到上游IT架构，机器制造商正在增加新的传感器，并从控制器和驱动器提取更多的数据，并通过网关或边缘计算机将这些数据传递到IT网络。最终，这可以通过内置在PLC或IPC中的OPC UA TSN接口来完成。使用标准协议来实现互操作性将有助于在很大程度上降低工程成本。
具有离散自动化的生产机器市场是高度分散的，终端用户客户群也是如此。除了汽车和其他一些特殊领域，终端用户对机器制造商的严格要求很少，因此只有在主要自动化供应商提供了大量的支持产品组合后，才会开始实施OPC UA TSN。
过程自动化市场驱动因素
过程自动化设备供应商提供的市场包括大型终端用户组织，如巴斯夫，拜耳，陶氏化学，埃克森美孚，壳牌等。与离散自动化市场相比，DCS和过程自动化传感器和执行器的供应商数量要少得多。
过程工业和离散制造业都需要实时性，但这些行业中的“实时性”含义不同，对离散机控制的性能要求更高。在流程行业，虽然对性能的要求不那么高，但需要24/7的可用性和高带宽，以实现不间断、24小时不间断的操作，并收集和分析大量流程数据。
考虑到过程工业从来没有真正有足够带宽的过程现场总线解决方案，OPC UA TSN通过以太网提供的技术包应该对过程用户具有极大的吸引力。此外，像NAMUR这样的终端用户公司和行业联盟通常对其供应商的影响力要比分散的同行大得多。由于这些原因，流程行业的供应商将感受到来自终端用户的更大压力，要求尽快迁移到与供应商无关的以太网协议，如OPC UA TSN。
最终用户驱动程序
市场的第三部分，即终端用户，将从基于行业标准的无缝通用以太网协议中受益最大。当今各种各样的工业现场总线需要一个昂贵的、定制的通信网络来收集和传输数据到上游IT设备。通过添加OPC UA TSN作为现场总线孤岛之间的桥梁，用户可以以适中的成本使安装可互操作。然而，那些拥有离散制造设备的生产基地可能不愿意敦促机器制造商迅速迁移到OPC UA TSN，并在其关键生产设备中承担故障或缺乏可靠性和鲁棒性的风险。在这个早期阶段，许多终端用户似乎更愿意把责任留给他们的供应商，并避免指定OPC UA TSN，这并不奇怪。
不是唯一的游戏
OPC UA TSN并不是唯一有可能取代现有工业以太网协议的技术。对象管理集团的数据分发标准(也由TSN增强)，广泛应用于国防、医疗保健机器连接和能源基础设施(特别是在北美)，但也延伸到机器人和机器制造。OPC基金会、FieldComm集团和OMG正在合作建立DDS和OPC UA的互操作性。如果OMG-OPC的互操作性能够产生一个无缝的、简单的解决方案，可以配置为与DDS或OPC兼容，那么在未来，在全球范围内销售的自动化供应商可能不得不同时提供两种通信标准，要么作为两种不同的协议，要么作为一个通信软件包。
总结
OPC UA TSN可能会发展成为工业制造部门的实时标准和与供应商无关的以太网通信协议。迄今为止的主要发现包括:
- OPC UA TSN为生产机械和工艺设备提供实时功能和数据采集带宽。
- 在机器控制中实现OPC UA TSN需要很多年的时间，现有的以太网现场总线将会存在很长一段时间。虽然大多数控制器将很快配备OPC UA TSN接口，但目前提供的具有OPC UA TSN的网关或边缘计算机已经满足了数据收集的供应商独立通信需求。
- 市场参与者可能会面临两种相互竞争的标准。OMG的数据分发标准是一个流行的IT标准，TSN也对其进行了增强。OPC基金会和OMG共同致力于DDS和OPC UA互操作性。
建议
基于ARC的研究和分析，我们有以下建议:
- 为自动化供应商s:增强通过OPC UA TSN接口与上游IT系统通信的设备(plc、DCS、ipc等)将使OT和IT设备更容易融合，并避免需要网关或边缘计算机。从长远来看，供应商应该在整个自动化架构中评估OPC UA TSN的性能和可靠性，作为当今工业以太网协议大杂烩的替代方案。
- 为机械oem和工艺设备供应商:鼓励您的自动化供应商合作伙伴提供OPC UA TSN接口。如果您有全球客户，还可以考虑提供DDS接口。
- 为最终用户:在对机械、工艺设备或自动化进行任何新的投资之前，请与这些供应商讨论您的OT-IT接口需求，以帮助达成共识。由于替换旧的孤岛设备和自动化来适应IIoT/I4.0架构通常不实用，所以通过带有OPC UA TSN接口的网关将感兴趣的数据路由到你的it设备可能会更容易。
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关键词:OPC UA TSN，工业以太网，DDS，数字化，Profinet, Ethernet /IP, SERCOS, Powerlink, EtherCAT, CC-Link IE, ARC咨询组