“过去有几个现场总线系统相互不兼容。这导致在工业控制系统工程和机械系统集成方面付出了巨大的努力，”Moebus 告诉 IEB。“工程师需要了解许多不同的通信技术，并且他们在编程从一种协议到另一种协议的翻译方面付出了很大的努力。随着工业以太网的引入，这个问题并没有完全解决。如今，以太网主要是物理层标准化：电缆、连接器和交换机是标准以太网组件，但仍有多种不兼容的工业协议在使用中。”

他补充说，随着OPC/UA的引入，协议不兼容的问题可以得到解决。借助 OPC UA 现场级通信，还有一种可用的现场设备通信解决方案。

第二个有助于标准化的重要技术是 TSN（时间敏感网络），它与 OPC UA 完美协调。

“如今，工业以太网已经在许多工厂中找到，并提供对更明智决策、更快机器维护或更灵活生产所需的大量数据的访问。但是仍然有很多数据无法从所有系统中访问。这可以通过单对以太网等新的物理层技术来解决，”Moebus 说。

OPC/UA

OPC/UA 正在标准化机器到机器、机器到 MES 和 ERP 系统甚至云的通信。OPC UA 正在标准化机器到机器、机器到 MES 和 ERP 系统甚至云的通信 使用 OPC / UA 现场级通信，还有一个可用的现场设备通信解决方案。使用 OPC UA，可以使用真正的制造商独立协议标准。用户的好处是他们可以确保所有这些设备和机器之间的通信，而无需在不同协议之间进行程序转换——节省时间和精力。此外，他们不需要学习不同的通信标准。



 

Moebus 表示，TSN 是实时通信的标准化解决方案，可以替代当今以太网网络中多种不兼容的实时通信技术。

他说，TSN 具有适用于控制系统通信或驱动系统同步等时间关键信息的实时能力。好处是它使用标准化的制造商独立机制，可以集成到网络基础设施和终端设备中。用户的好处是规划、构建和维护工业控制系统网络将变得更加容易。从经济角度来看，有降低成本的潜力，因为用户可以从不同供应商的众多设备中进行选择。

单对以太网

“大多数传感器和执行器都没有直接连接到以太网。一些原因是安装工作量大、成本太高或设备对于现有的以太网连接解决方​​案来说太小，”Moebus 补充道。“随着单对以太网的出现，一种降低这些障碍的新技术出现了。SPE 只需要一对铜芯，而现在需要 4 或 8 芯。此外，它将基于铜线的以太网的覆盖范围从 100m 提高到 1000m，从而为网络设计提供了更大的自由度。另一个重要的特点是通过数据线供电，也称为PoDL（Power over Dataline）。功率可达 50 W。因此，它是连接传感器和执行器的完美解决方案，而且工作量和空间要求都比较低。它将传感器/执行器与工厂网络的其余部分集成在一起，并使数据可访问。”

他说 OPC/UA 和 TSN 是对大型工厂的生产非常感兴趣的标准，其中必须将多台机器集成到生产系统中。它为机器到机器的通信或机器到 MES（制造执行系统）提供了正确的机制。凭借其集成的安全机制，它也非常适合机器到云的通信。通过 OPC 现场级通信，它还可以处理控制系统等现场设备，在这种关系中，TSN 是 OPC/UA 的完美合作伙伴。

Moebus 表示，单对以太网可以显着减少以太网网络的安装工作量，对于现场级别的传感器和执行器来说，它是一个很好的解决方案。

“它将通过更适合该应用领域的解决方案来增强现有的以太网网络。纵观今天的通信金字塔，我们看到传统以太网的数据速率在 100 Mbit/s 到 10 到 Gbit/s 之间，用于机器对机器通信或机器到 ERP/MES 和监管级别。在传感器和执行器层面，SPE 将凭借已经命名的优势获胜，”他说。

OPC UA 还解决了操作技术与 IT 技术 (ERP/MES) 的集成以及现场级别的数据交换。它可以保证这些系统之间的标准化数据交换。今天，工程师面临着连接许多不兼容的通信系统的挑战。他们需要了解所有这些系统并在它们之间进行转换（网关）。这会导致整个生命周期中的大量工作：规划、安装和维护。这可以通过 OPC/UA 解决。



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①Allen-Bradley(美国AB)系列产品》

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③General electric(通用电气)系列产品》

④Westinghouse(美国西屋)系列产品》

⑤SIEMENS(西门子系列产品)》

⑥销售ABB Robots. FANUC Robots、YASKAWA Robots、KUKA Robots、Mitsubishi Robots、OTC Robots、Panasonic Robots、MOTOMAN Robots。

⑦estinghouse(西屋)： OVATION系统、WDPF系统、MAX0系统备件。

⑧Invensys Foxboro(福克斯波罗)：I/A Series系统，FBM(现场输入/输出模块)顺序控制、梯形逻辑控制、事故追忆处理、数模转换、输入/输出信号处理、数据通信及处理等。Invensys Triconex: 冗余容错控制系统、基于三重模件冗余(TMR)结构的现代化的容错控制器。

⑨Siemens(西门子)：Siemens MOORE， Siemens Simatic C1，Siemens数控系统等。

⑩Bosch Rexroth(博世力士乐)：Indramat，I/O模块,PLC控制器,驱动模块等。

◆Motorola(摩托)：MVME 162、MVME 167、MVME1772、MVME177等系列。

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以太网模块，运动控制模块，模拟量输入模块，模拟量输出模块，数字输入模块，数字输出

模块，冗余模块，电源模块，继电器输出模块，继电器输入模块，处理器模块。

 

Moebus stated that TSN is a standardized solution for real time communication and can replace the multiple incompatible real- time communication technologies of today’s Ethernet networks.

He said that TSN has real time capabilities that are suitable for time critical information like control system communication or drive system synchronization. The greatest benefit is that it uses standardized manufacturer independent mechanisms that can be integrated in the network infrastructure and end-devices. The user has the benefit that planning, building and maintaining industrial control system networks will be much easier. From an economical perspective there is cost reduction potential since the users can choose from a multitude of devices from different suppliers.

Single Pair Ethernet

“Most sensors and actuators are not directly connected to Ethernet. Some reasons are high installation effort, too expensive or the devices are too small for existing Ethernet connectivity solutions,” Moebus added. “With Single Pair Ethernet comes a new technology which lowers these obstacles. SPE needs only one pair of copper cores where today are 4 or 8 cores are needed. Also, it enhances the reach of copper-based Ethernet from 100m to up to 1000m, which gives more freedom in the network design. Another important feature is the power supply via data cable, which is also called PoDL (Power over Dataline). Up to 50 W of power are possible. So, it is the perfect solution for connecting sensors and actuators with low effort and space demand. It integrates sensor/actuators with the rest of the factory network and makes the data accessible.”

He said that OPC/UA and TSN is the standard that is very interesting for production within larger plants, where several machines have to be integrated to a production system. It provides the right mechanisms for Machine-to-Machine communication or also for Machine to MES (Manufacturing Execution System). With its integrated Security mechanisms, it is also perfect for machine to Cloud communication. With OPCs field level communication it is also addressing field devices like control systems and in this relationship TSN is the perfect partner for OPC/UA.

Moebus said that Single Pair Ethernet can significantly reduce the installation effort for Ethernet networks, and it is a great solution for the lowest field level, for sensor and actuators.

“It will enhance the existing Ethernet Networks with a better suitable solution for this application area. Looking at today’s communication pyramid, we see conventional Ethernet with Data Rates between 100 Mbit/s up 10 to Gbit/s for Machine-to-Machine communication or Machine to ERP/MES and Supervisory level. On the sensor and actuator level, SPE will win with the already named benefits,” he said.

OPC UA also addresses the integration of operating technology with IT technology (ERP/MES) and data exchange on field level. It can ensure the standardized data exchange between these systems. Today, engineers have the challenge to connect many incompatible communication systems. They need to know about all these systems and to translate (gateways) between them. This causes a lot of effort during the complete life cycle: planning, installing and maintenance. This is solved with OPC/UA.