虹科电子工业通讯事业部部长谢晓锋

 广州虹科电子科技有限公司是一家涉足工业通讯与物联网、车辆网络与汽车售后诊断、自动化测试、环境监测与生物科技、卫星与无线电通信等多个领域的高科技公司。其中工业通讯事业部提供业内领先的工业总线协议软硬件解决方案，产品类型包含代码、软件、芯片、板卡、模块等，目前已在工业自动化领域积累超过10年的应用经验。

一直以来，虹科电子致力通过不断创新的工业通讯技术满足各行业工业用户的需求。2020年，突入其来的新冠疫情加速了工业4.0的进程，设备互联的需求逐渐增加，工业通讯作为工业4.0的核心技术之一迎来发展良机。虹科电子工业通讯事业部 部长谢晓锋表示：“顺应工业4.0的发展需求，虹科电子抓住机 遇，提供总线协议转换模块（网关）和技术服务，帮助客户快速解决设备互联的需求。虹科电子提供的CAN接口卡和总线协议板卡顺应当前工业自动化领域PC-Based发展趋势，2020年在医疗设备、工业机器人、数据采集等领域迎来了装机数量的小爆发。此外，虹科电子还在2020年推出了时间敏感网络（TSN）的开发方案和应用方案，旨在帮助国内企业更快速更简单地引进和使用时间敏感网络技术，加速企业的数字化转型。”

IO-Link，突破数据采集瓶颈

当前，全球新一轮科技革命和产业革命加速发展，随着智能制造模式的推进，工业4.0、工业物联网的更新迭代与不断突破，数据采集变得越来越重要，而工业通讯技术成为了产业发展的关键。但在现有的工业自动化架构中，采集数据类型单一，接线复杂，导致工业4.0与工业物联网的智能化发展面临瓶颈。正 如谢晓锋所言：“现有架构中控制器只能获取到现场底层传感器的测量值，但不能获取到大量有用的底层数据，如服务数据、厂家信息、设备状态、信号质量等。因此，急需一项新技术的创新与突破，来打破这样的瓶颈，提供丰富的底层数据。”

为了顺应发展需求，虹科电子引入了IO-Link这项新兴技术，提供源代码和OEM模块两种开发方案，客户可用于开发IO Link设备。IO-Link是一种创新简单，独立于现场总线，面向底层设备的开放式双向点对点串行通信协议，基于IEC 61131-9标准。它不是现场总线，与现场总线以及实时以太网也并非竞争关系，而是相互补充的关系，IO-Link可以兼容市面上几乎所有的现场总线和实时以太网协议技术，打破传统信号传输过程中的数据隔离、接线复杂等瓶颈，从而迎合物联网的需求。

IO-Link技术提供丰富数据以增加数据可用性、可统一接线以降低布线难度、能精确传输以避免精度损失，同时还具有远程配置和监控、简单设备更换、识别与诊断等功能，为客户创造巨大的价值，也受到行业的青睐。“IO-Link是一种领先的通信技术，具有较高的性价比，目前已经在多个垂直行业中成功应用，获得了巨大的发展动力。”谢晓锋表示。

HK-OEM通讯模块，加速设备互联

虹科电子在2020年推出了HK-OEM通讯模块，它是一款适用于工业以太网和现场总线协议的嵌入式IC模块，能够使现有设备快速、方便地连接到工业网络中，而不需要进行大量的开发工作。这将大幅节省研发成本，尤其是在引进新产品的开发时间、加快产品上市方面。模块上具备运行协议栈与数据处理所需的组件，包括专用协议芯片、微控制器、内存以及散热器等，因此不会给需要集成工业网口接口的设备带来额外负担。

据谢晓锋介绍，HK-OEM通讯模块预留了三组插针便于连接到设备控制器与扩展外围硬件接口，包括USAST接口、SPI接口、供电电源、模块复位、网络接口或现场总线接口。该模块作为设备与现场总线之间的“桥梁”，用户可以通过USART和SPI接口与设备控制器交换实时网络数据，报文格式参照Modbus协议。另外该模块还具备32个引脚的数字量IO信号，可以直接满足32个点的数字量I/O设计，这32个I/O引脚可以任意设置成DI或DO。由于采用了通用的针脚分配，虹科电子提供的任何工业以太网和现场总线通讯模块都可以简单快速地被替换。

HK-OEM通讯模块由于其紧凑的尺寸设计，可以嵌入到小型设备或通信接口空间小的设备，开发各类仪器仪表、传感器、远程I/O、网关等设备，特别适用于工业物联网、仪表传感器行业、数据采集、自动化等领域。

TSN，实现一网到底

工业通讯协议从诞生之初就在不断地发展与演进，从简单的串行总线，到现场总线，再到现在主流的实时以太网，工业通讯技术朝着更高的带宽、更快的速率、更强的可靠性不断演进。经过多年的发展与竞争，目前市面上诞生出五花八门的各类协议， 如PROFINET、CC-Link、EtherNet/IP等。虽然终端客户可以根据自身要求各取所需，但是不同协议的设备之间无法互通，而终端用户的生产系统往往由来自不同企业的设备与系统构成。因此，独立于厂商的协议在智能时代变得更为必要。

在谢晓锋看来，这正是TSN技术横空出世的重要原因：“TSN是标准以太网在链路层上的一系列补充协议，在链路层上规范了同步（AS）、流量调度（Qav、Qbv、Qch、Qcr等）、可靠性机制（CB、Qci等）、资源管理（Qcc、Qat等）等一系列机制，使得以太网在链路层上实现了可靠的实时传输，而不像目前主流的各类实时以太网，需要链路层到应用层各层进行配合处理达成实时传输的效果。”

但谢晓锋认为这并不意味着TSN与市面上各类实时以太网是竞争或者替代关系，而更像是一种补充和完善。“现有的实时以太网协议只需要将普通链路层替换成TSN链路层就可以升级至TSN，而直接面向用户的应用层则不需要进行修改。如PI、CLPA、ODVA等协议组织都各自推出了协议栈的TSN版本，并发布了初版或数个版本的规范（如CC-Link IE over TSN）。这使各类实时以太网在链路层上实现了统一，不同协议的帧报文得以在同一网络中传输而又不损失各自的实时性。”谢晓锋介绍道。

如今，工业市场的各大玩家都投入TSN领域的布局与研发生产之中，如华为、Intel、MOXA、研华等，先后推出了不同层级的TSN相关产品。虹科电子也在2020年推出TSN IP核的开发方案以及TSN端/桥设备成品的使用方案，致力于帮助国内企业更快速、简单地使用和集成TSN技术。“未来，虹科电子仍将致力TSN及其他工业通讯技术的应用推广和技术创新，助力更多行业领域实现简单易行且高可靠的工业互联，推动工业企业数字化转型。”谢晓锋表示。

摘自《自动化博览》2021年5月刊