【儀表網 行業標準】近日，由機械工業儀器儀表綜合技術經濟研究所 、中國科學院沈陽自動化研究所 、之江實驗室 、華為技術有限公司等單位起草，TC124(全國工業過程測量控制和自動化標準化技術委員會)歸口的國家標準計劃《工業自動化時間敏感網絡應用行規》征求意見稿已編制完成，現公開征求意見。
當前世界各國都在大力發展智能制造技術，工業通信技術是主要解決工業現場“信息孤島”的重要途經，在傳統制造業向網絡化、智能化的技術升級轉型中成為重要的核心技術。
隨著工業智能應用的發展，又產生了新的工業大數據的傳輸需求，如視覺檢測使得現場數據采集從一維感知到多維全景感知發展，數據呈現結構化與非結構化特性并存，實時數據與非實時工業大數據共存等新的特點，這對工業通信技術也提出了更高的要求。
時間敏感網絡(TSN)是以工業以太網為基礎的新一代通信技術標準，具有時間同步、延時保證等確保傳輸實時性的功能。它是在 IEEE802.1 標準框架下，基于特定應用需求制定的一組“子標準”，旨在為以太網協議建立通用的時間敏感機制，以確保網絡數據傳輸的時間確定性。
國際上，TSN 技術最先由 IEEE 組織提出，適用于音視頻傳輸、車聯網、公共設施等多個領域。IEC/TC65(工業測量控制和自動化標委會)負責制定 TSN在工業自動化領域應用規范。然而由于該標準制定較為遲緩，預計還需3-5年才能完成該標準，導致市場上沒有統一的技術規范，極大地限制了該技術的應用，產品開發存在大量的不一致問題。因此，迫切需要盡快制定針對工業應用的時間敏感網絡協議使用規范。
本文件按照GB/T 1.1-2020《標準化工作導則 第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。
本文件給出了用于工業自動化的時間敏感網絡行規。本行規通過選擇特性、選項、配置、默認值、協議、網橋規程、終端設備和LAN來構建工業自動化網絡。
本行規通過定義通用的標準化網絡基礎設施，來達成融合運營技術(OT)和信息技術(IT)網絡的工業自動化市場目標。這一目標是通過借助時間敏感網絡為IEEE 802.1和IEEE 802.3標準以太網網絡提供的改進來實現的，該改進提供了有保證的數據傳輸，具有有界低時延、低時延變化、關鍵流量的零擁塞損失和高可用性。
本行規通過僅參考國際標準來建立網絡基礎層的通信堆棧及其管理，有助于工業通信網絡的融合。此外，本行規允許不同數據流在終端設備之間共存，包括IEC 61784-2中定義的數據流，這些數據流根據不同的應用需求具有不同的性能特征和功能能力。據了解，IEC 61784-2中的一些通信行規族需要修改，以確保與本行規適用。這些修改超出了本文件的范圍。
本標準提供了工業通信網絡領域所需的如下特性：
——滿足數據傳輸相關低時延和時延變化要求；
——在頻繁的時間段內有效地交換數據記錄；
——具有可計算的停機時間的可靠通信；
——滿足應用需求的高可用性；
——具有零擁塞損失的，多個數據記錄交換的帶寬利用有效機制；
——改進的時鐘同步機制，包含支持多個時鐘域。
工業應用的運行：
工業網絡的應用基于傳感器應用、IA控制器應用和執行器應用三種主要的構建模塊，這些模塊可組合成一個IA控制器；也可以通過網絡將一個IA控制器和多個IA設備互聯組合而成。
這些基本構建模塊具體如下：
——傳感器應用，它提供測量值的輸入，指示監視參數的值，例如溫度或壓力；
——IA 控制器應用，它根據測量值和設定值來確定輸出要求，例如運動控制應用中的位置校正；
——執行器應用，它執行輸出要求，致使受控的過程或機器的物理量發生變化，例如儲罐的物位、印刷機的速度或機器人的位移。
以太網接口：
在應用和以太網接口之間，一個或多個中間件作為一層。圖3示例了應用、網絡和這些中間件之間的關系。各種應用可在一個自動化設備上并行運行。數據對象表示各應用之間交換的信息，這些應用運行在不同的終端設備。與這些數據對象關聯的屬性包括來自終端設備的流要求。這些數據對象定義的要求被轉換為流要求。這種轉換能夠通過以下方式之一完成：
a) 由用戶定義數據對象并將其轉換為流要求和終端設備通信配置。通過用戶特定的機制配置網絡部件并建立路徑；
b) 由用戶定義數據對象并將其與適用的流 QoS 要求相關聯。這些能作為對流要求的請求由 CUC發送給 CNC。CNC 將通過流配置響應來應答。請求和應答按 IEEEP802.1Qdj 中的規定。CUC能集成到終端設備中，也能通過用戶對用戶協議進行訪問。中間件使用以上信息來配置發送方和接收方。此信息也可用于向數據對象附加時間信息。這一過程在 6.7 中有進一步的描述；
c) 時間感知偏移控制利用每個流隊列(參見 IEEE Std 802.1Q-2018，圖 34-1)和流的流量規范，包括 CNC 提供的傳輸偏移量，以確保流傳輸的順序。
滿足控制回路時延要求的可用機制：
網絡延遲要求可通過下列任一或多種機制組合達到?？筛鶕玫男再|及其相應的延遲要求選擇下面列出的一種或多種機制：
a) 定義、測試并模擬所有可能的應用組合及相應的流量類型；
b) 預留網絡；
c) 為需要網絡傳輸的應用程序提供調度時間槽；
d) 搶占低優先級流量；
e) 為特定流量等級提供對應的調度時間槽；
f) 時間感知偏移控制
g) 在網橋中強制執行確定性排隊延遲
詳情請見附件。
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