★本刊记者/文晓

虹科电子科技有限公司智能自动化事业部部长 江丽凤

作为一家高新技术企业，虹科是国内为数极少的在OT领域深耕多年并技术经验全面的解决方案供应商。虹科业务涵盖工业和制造业的自动化和数字化、汽车研发测试、自动驾驶、半导体、轨道交通、航空航天等领域。在工业通讯方面，虹科可提供各类通信协议的软硬件一站式解决方案，通信技术类型涉及工业自动化通讯协议CAN/CAN FD、CANopen、EtherCAT、PROFINET、EtherNet/IP、IO-Link、OPCUA、MQTT、TSN、HSR/PRP等，解决方案包含源代码、芯片/模块、板卡、网关、IO、工控机、继电器、TSN测试方案、培训和开发服务等。

在2022年，虹科为超过1500家客户提供工业通讯解决方案，以CAN卡、嵌入式通讯模块、IO模块、TSN测试设备为代表的优质产品得到了用户的大量好评。在原有产品线的基础上，虹科在2022年不断加大研发投入，其中已集成PROFINET协议的自研嵌入式通讯模块帮助终端用户快速拓展PROFINET通讯接口，节省产品研发时间和成本；而集成IOLink协议的自研通讯模块则帮助用户快速开发支持IO-Link功能的传感器、集线器；此外，自研I/O、网关等项目皆有不错的进展，有望在2023年取得阶段性的进步。虹科电子科技有限公司智能自动化事业部部长江丽凤表示：“虹科希望能够为工业制造领域提供更加精密、智能、高效、耐用的优秀产品，为提升中国制造产品工艺、生产效率、智能水平助力加码，并致力于打造工业自动化领域方案的一站式平台。”

布局TSN以推动OT与IT融合

随着工业自动化、机器人控制等实时应用对通信提出了更高的要求，实时传输大量数据并确保其可靠性和准确性的需求也越来越多，传统的工业通讯技术在这些高要求的应用场景下表现不佳，往往难以达到实时应用的需求，而TSN技术正好能够解决这一问题。随着TSN技术的具体实施在不同行业和应用中被广泛提出和研究，不少技术领先的企业也开始着手布局TSN。对此，江丽凤表示，作为一种新兴的网络技术，TSN网络构建与测试需要一定的准备工作和特定的设备。为此，虹科对以往的4端口或12端口的TSN交换机进行升级，最新推出了一款支持20端口的TSN交换机RELY-TSN-BRIDGE，该产品的优势在于支持市场上数量最多的TSN协议，包括AS、Qbv、Qav、Qcc、Qci、CB，并支持多个TSN特性，如时间同步、带宽保障、流量隔离和时钟同步等。此外，该产品的另一个优势在于它能够快速适配虹科TSN组网测试方案，该方案包括TSN网卡、TSN交换机、TSN流量记录仪、TSN测试工具等设备，以及未来可用于模拟，管理和配置大规模网络和复杂网络的CNC软件工具，可实现完整的TSN功能，能够被用于TSN网络配置、评估、测试和验证，并已经通过汽车、铁路、轨道交通、工业等领域严苛工作环境的验证，帮助用户快速推动TSN方案落地。

“正如前面所说，虹科关注到了工业领域对于实时性和可靠性的要求正在不断提高，例如，检测安全或质量问题可能需要对设备进行近乎实时的操作，从工厂车间的传感器、设备和机器收集的实时数据可立即被其他工厂资产使用，有利于制造企业进行实时决策，提高生产力、灵活性和敏捷性。TSN技术能够使不同的设备和装置之间实现具有透明度和确定性的交互，推动工业网络上OT与IT的融合，我们相信这项技术将会给整个工业自动化行业带来巨大变革。”江丽凤说道。针对这个趋势，虹科推出了TSN组网测试方案，内含网卡、交换机、流量生成器、TSN流量记录仪等多个设备，并将其组合划分为打流套装、小规模网络学习套装、大规模网络规划套装、TSN网络测试套装，从而能够满足不同客户的具体需求，快速测试、评估TSN流量并推动TSN项目落地。

致力工业无线通讯未来市场

如今工业领域无线通讯技术由于其自身局限性确实还难以大规模普及，但江丽凤认为无线通讯这一赛道仍然是充满机遇：“因为随着工业4.0（工业物联网）的发展，机器对机器（M2M）通信，例如连接的机器人、仓库自动化和工厂加工机械，正变得越来越普遍，并要求更高的可用性、更好的鲁棒性、更低的延迟和确定性的模式。在这种发展中，基于电缆的通信根本无法满足连接设备在灵活性、移动性和监视方面的巨大增长所要求的要求。”在其看来，在特定场景的无线通信，目前已经有了一定的发展，如IO-Link无线技术。IO-Link无线技术旨在取代工业自动化远程传感器和执行器控制和监控中的电缆，与原始的IO-Link技术类似，IO-Link无线技术以无线格式提供高可靠性、低延迟、可扩展性、确定性通信、高客户端密度容量和稳健性。它特别适合满足工业4.0的需求，并且已经被一些世界上大型的自动化设备制造商和机器制造商实施。在可靠性方面，IO-Link无线技术提供1e-9数据包错误率（PER）的可靠性性能级别。相比之下，WiFi、蓝牙和ZigBee等无线标准的PER为1e-3，可靠性低6个数量级（一百万倍）。这是通过用于IO-Link无线中关键数据的重复机制实现的。为了确保低延迟，此机制是自动实现的，并由无线电的物理层控制。IO-Link无线技术还使用高斯频移键控（GFSK）调制，这是一种极其强大的调制，用于处理干扰和噪声。在实时性方面，IO-Link无线技术可提供5毫秒的确定性低延迟，单个IO-Link无线主站最多可支持40个IO-Link无线设备，分为5个轨道。无线主站中的每个轨道最多可支持8个IO-Link无线设备。当前，虹科已经能够为国内制造商提供IO-Link无线相关的产品，如主站、网关、嵌入式模块、桥接器等，相信后续将会有更亮眼的发展。

工业互联网将是工业通讯技术发展的关键

随着OT与IT的逐步融合发展，工业通讯将发挥更重要的作用同时也将进入新的发展阶段，而对于工业通讯技术未来发展趋势，江丽凤认为：“源于OT与IT融合的趋势，大量工业设备的联接要求数据的互通和互操作性，以及网络的实时和确定性，因而面向未来的工业互联网将持续是工业通讯技术发展的关键。”她进一步详细解释道，在工业领域的应用中，目前主要有三类主流的通讯协议技术，包括现场总线、工业以太网以及工业无线。传统的现场总线主要用于工业现场的控制器、执行器、传感器等不同设备之间的数据交互，具有较高的可靠性，但其存在传输速率低、兼容性差等问题。工业以太网则是由于高速以太网技术、交换式以太网技术以及全双工通信模式技术的发展及其相互结合和应用，提高了以太网通信的可靠性和实时性，在技术上与IEEE 802.3标准兼容。使用工业以太网技术，还可以方便地连接上层的企业管理层、中层的过程监控层以及底层的现场设备层。与传统的现场总线相比，工业以太网可以有效地解决现场总线传输速率低、设备互通性差的问题，并且工业以太网具有成本低廉、开放性好以及灵活扩展能力强的特点，因此工业以太网逐步将实现对现场总线的逐步替代。不过工业以太网与现场总线存在标准不一、相互无法对接的弊端，随着TSN时间敏感网络技术的发展，以及OPC UA定义的与平台无关的互操作标准的出现，统一通信标准将成为未来的发展方向。同时，5G、IO-Link wireless等技术的进一步成熟，也推进了工业无线通讯的发展，相比于工业有线技术，工业无线具有更加便捷灵活的部署方式，不需要布置冗杂的通讯线缆，轻松实现远程连接与设备监控，由此带来的成本节约、可靠性和制造效率将为所需的投资奠定基础。得益于5G技术的超可靠的连接、强大的带宽传输和超低延迟，以及IO-Link wireless提供的高可靠性、低延迟、可扩展性、确定性通信、高客户端密度容量和稳健性等功能，可显著提高效率及更灵活地增加工业附加值。并且，在工业无线场景中，通过TSN和5G的互通融合将为工业互联网的发展奠定基础。

“面对这些变化，我们将会更加密切关注技术变化和市场动向，在TSN、IO-Link wireless、OPC UA等技术领域深入探索，积极推出更多优质的产品和方案，为企业的OT与IT的逐步融合提供强有力的支撑。”江丽凤表示。

摘自《自动化博览》2023年5月刊