引言
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新中心（上海）有限公司是中國信通院全資子公司，公司位于建設(shè)具有全球影響力科創(chuàng)中心的主體承載區(qū)-上海臨港，由上海經(jīng)信委、臨港管委會(huì)、中國信通院三方戰(zhàn)略合作，聯(lián)合打造國家級(jí)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新中心和上海工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研發(fā)與轉(zhuǎn)化功能型平臺(tái)載體，以促進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)自身產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，推動(dòng)傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。
公司重點(diǎn)業(yè)務(wù)領(lǐng)域包括開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、核心裝備智能化、核心軟件與平臺(tái)、安全保障體系等共性技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)及平臺(tái)聯(lián)合攻關(guān)，構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域總體、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)、研發(fā)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)等公共創(chuàng)新平臺(tái)，突破技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新，加速工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、產(chǎn)品及應(yīng)用創(chuàng)新。創(chuàng)新中心已承擔(dān)了多項(xiàng)國家和上海市重大項(xiàng)目。
一、關(guān)鍵詞
測(cè)試床亮點(diǎn)：TSN技術(shù)、性能和兼容性驗(yàn)證；標(biāo)準(zhǔn)硬件的推廣驗(yàn)證；有保證的服務(wù)質(zhì)量認(rèn)證
創(chuàng)新點(diǎn)：TSN高帶寬高精確度；多協(xié)議互通性、兼容性驗(yàn)證；TSN跨行業(yè)的示范性；
二、測(cè)試床項(xiàng)目概述：
1. 概述
現(xiàn)代生產(chǎn)制造企業(yè)的運(yùn)營往往橫跨復(fù)雜IT和OT基礎(chǔ)設(shè)施，通常涵蓋成千上萬的設(shè)備，且這些設(shè)備往往通過多種復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)總線連接。然而，IT人員往往不熟悉OT網(wǎng)絡(luò)或工業(yè)控制系統(tǒng)，他們中幾乎沒人會(huì)涉足工廠環(huán)境。與之相反，OT員工在以穩(wěn)定性、安全性和可靠性為重的運(yùn)營環(huán)境工作，他們中很少會(huì)引入新技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能制造轉(zhuǎn)型，延緩并阻礙了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展勢(shì)頭。
隨著TSN的出現(xiàn)，這一問題可以被解決，TSN從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上將IT技術(shù)和OT技術(shù)融入到一個(gè)體系內(nèi)，最終實(shí)現(xiàn)“企業(yè)有組織，資源無邊界”的目標(biāo)，激發(fā)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈中的大量應(yīng)用場(chǎng)景，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。
2. TSN網(wǎng)絡(luò)測(cè)試床目標(biāo)
開展TSN測(cè)試床是為了打通工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最后“一公里”，實(shí)現(xiàn)IT網(wǎng)絡(luò)和OT網(wǎng)絡(luò)的“一網(wǎng)到底”，同時(shí)吸引更多的國內(nèi)外生產(chǎn)廠商參與進(jìn)來，共建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)，培育市場(chǎng)。同時(shí)推進(jìn)TSN技術(shù)的完善，帶動(dòng)并形成具有TSN功能的諸如交換機(jī)、PLC設(shè)備和通訊模塊以及智能網(wǎng)關(guān)等一系列“多網(wǎng)合一”的產(chǎn)品研發(fā)，最終達(dá)到從主干網(wǎng)絡(luò)到各個(gè)子節(jié)點(diǎn)全覆蓋，實(shí)現(xiàn)TSN設(shè)備的“全網(wǎng)通”。此外，在TSN網(wǎng)絡(luò)環(huán)境之上搭建OPC-UA和DDS等分布式通訊協(xié)議的融合測(cè)試環(huán)境，實(shí)驗(yàn)并尋找適合工業(yè)企業(yè)IT和OT網(wǎng)絡(luò)最佳的解決方案。
三、測(cè)試床項(xiàng)目解決方案
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新中心結(jié)合工業(yè)領(lǐng)域智能工廠規(guī)劃改造，尋找行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，進(jìn)行TSN測(cè)試床環(huán)境搭建。通過測(cè)試床，模擬構(gòu)建高速主干環(huán)網(wǎng)，驗(yàn)證TSN技術(shù)特性。
1. 解決方案架構(gòu)
TSN技術(shù)平臺(tái)模擬智能工廠內(nèi)高速主干環(huán)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施。到2018年6月份，將建成由六臺(tái)TSN網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)組成的主干環(huán)網(wǎng)和由2套支持TSN網(wǎng)絡(luò)控制器組成的兩軸同步控制系統(tǒng)共同模擬連續(xù)生產(chǎn)動(dòng)作。本平臺(tái)中存在一個(gè)基于TSN的交換機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)器通信，并通過一個(gè)在連接在TSN網(wǎng)絡(luò)的“邊緣云”主站節(jié)點(diǎn)控制該伺服器，同時(shí)與所連接的IT系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)互通。整體頂層設(shè)計(jì)架構(gòu)如下：
圖1 TSN測(cè)試床架構(gòu)
2. 測(cè)試床預(yù)期效果
本項(xiàng)目平臺(tái)將建設(shè)一個(gè)基于TSN網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)驗(yàn)證和互通測(cè)試床，其預(yù)期效果：
1）形成一個(gè)TSN基礎(chǔ)測(cè)試平臺(tái)，為企業(yè)提供服務(wù)， 支持TSN產(chǎn)品的驗(yàn)證和研發(fā)；
2）起草基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)的系列標(biāo)準(zhǔn)；
3）發(fā)布一批基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)的報(bào)告；
4）培育基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)的市場(chǎng)。
四、測(cè)試床當(dāng)前情況
1. 測(cè)試床當(dāng)前建設(shè)情況
本平臺(tái)分成三個(gè)建設(shè)階段：
2018年6月：通過購買和集成國內(nèi)外工業(yè)網(wǎng)絡(luò)主流廠商的TSN設(shè)備，完成測(cè)試床環(huán)境搭建，實(shí)現(xiàn)TSN網(wǎng)絡(luò)環(huán)境驗(yàn)證；
2018年12月：測(cè)試床互通驗(yàn)證能力擴(kuò)展，通過集成主流的工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備，驗(yàn)證現(xiàn)有的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)與TSN兼容性和互通能力。
2020年6月：測(cè)試床應(yīng)用和評(píng)估能力擴(kuò)展，成立TSN重點(diǎn)測(cè)試實(shí)驗(yàn)室，形成對(duì)支持TSN設(shè)備的功能、性能、互通等方面的測(cè)試評(píng)估能力，為企業(yè)提供服務(wù)，形成公共測(cè)試平臺(tái)。
2. 測(cè)試床合作伙伴組成及各自提供組件描述
目前已形成多個(gè)參與者合作分工，共建測(cè)試床的局面：
· 上海工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新中心：測(cè)試床整體方案的設(shè)計(jì)，平臺(tái)建設(shè)和應(yīng)用推廣
· 中國信息通信研究院：標(biāo)準(zhǔn)制定和整體方案指導(dǎo)
· 中國移動(dòng)通訊研究院：TSN原型系統(tǒng)研究和技術(shù)實(shí)現(xiàn)支持
· 北京漢普達(dá)電氣技術(shù)有限公司：測(cè)試床基礎(chǔ)平臺(tái)集成
· 華為：TSN產(chǎn)品研發(fā)，參與技術(shù)驗(yàn)證、互通測(cè)試和應(yīng)用推廣
· 沈陽自動(dòng)化研究所：OPC-UA和TSN融合研究和測(cè)試床建設(shè)