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虹科電子工業通訊事業部部長謝曉鋒
廣州虹科電子科技有限公司是一家涉足工業通訊與物聯網、車輛網絡與汽車售后診斷、自動化測試、環境監測與生物科技、衛星與無線電通信等多個領域的高科技公司。其中工業通訊事業部提供業內領先的工業總線協議軟硬件解決方案，產品類型包含代碼、軟件、芯片、板卡、模塊等，目前已在工業自動化領域積累超過10年的應用經驗。
一直以來，虹科電子致力通過不斷創新的工業通訊技術滿足各行業工業用戶的需求。2020年，突入其來的新冠疫情加速了工業4.0的進程，設備互聯的需求逐漸增加，工業通訊作為工業4.0的核心技術之一迎來發展良機。虹科電子工業通訊事業部 部長謝曉鋒表示：“順應工業4.0的發展需求，虹科電子抓住機 遇，提供總線協議轉換模塊（網關）和技術服務，幫助客戶快速解決設備互聯的需求。虹科電子提供的CAN接口卡和總線協議板卡順應當前工業自動化領域PC-Based發展趨勢，2020年在醫療設備、工業機器人、數據采集等領域迎來了裝機數量的小爆發。此外，虹科電子還在2020年推出了時間敏感網絡（TSN）的開發方案和應用方案，旨在幫助國內企業更快速更簡單地引進和使用時間敏感網絡技術，加速企業的數字化轉型。”
IO-Link，突破數據采集瓶頸
當前，全球新一輪科技革命和產業革命加速發展，隨著智能制造模式的推進，工業4.0、工業物聯網的更新迭代與不斷突破，數據采集變得越來越重要，而工業通訊技術成為了產業發展的關鍵。但在現有的工業自動化架構中，采集數據類型單一，接線復雜，導致工業4.0與工業物聯網的智能化發展面臨瓶頸。正 如謝曉鋒所言：“現有架構中控制器只能獲取到現場底層傳感器的測量值，但不能獲取到大量有用的底層數據，如服務數據、廠家信息、設備狀態、信號質量等。因此，急需一項新技術的創新與突破，來打破這樣的瓶頸，提供豐富的底層數據。”
為了順應發展需求，虹科電子引入了IO-Link這項新興技術，提供源代碼和OEM模塊兩種開發方案，客戶可用于開發IO Link設備。IO-Link是一種創新簡單，獨立于現場總線，面向底層設備的開放式雙向點對點串行通信協議，基于IEC 61131-9標準。它不是現場總線，與現場總線以及實時以太網也并非競爭關系，而是相互補充的關系，IO-Link可以兼容市面上幾乎所有的現場總線和實時以太網協議技術，打破傳統信號傳輸過程中的數據隔離、接線復雜等瓶頸，從而迎合物聯網的需求。
IO-Link技術提供豐富數據以增加數據可用性、可統一接線以降低布線難度、能精確傳輸以避免精度損失，同時還具有遠程配置和監控、簡單設備更換、識別與診斷等功能，為客戶創造巨大的價值，也受到行業的青睞。“IO-Link是一種領先的通信技術，具有較高的性價比，目前已經在多個垂直行業中成功應用，獲得了巨大的發展動力。”謝曉鋒表示。
HK-OEM通訊模塊，加速設備互聯
虹科電子在2020年推出了HK-OEM通訊模塊，它是一款適用于工業以太網和現場總線協議的嵌入式IC模塊，能夠使現有設備快速、方便地連接到工業網絡中，而不需要進行大量的開發工作。這將大幅節省研發成本，尤其是在引進新產品的開發時間、加快產品上市方面。模塊上具備運行協議棧與數據處理所需的組件，包括專用協議芯片、微控制器、內存以及散熱器等，因此不會給需要集成工業網口接口的設備帶來額外負擔。
據謝曉鋒介紹，HK-OEM通訊模塊預留了三組插針便于連接到設備控制器與擴展外圍硬件接口，包括USAST接口、SPI接口、供電電源、模塊復位、網絡接口或現場總線接口。該模塊作為設備與現場總線之間的“橋梁”，用戶可以通過USART和SPI接口與設備控制器交換實時網絡數據，報文格式參照Modbus協議。另外該模塊還具備32個引腳的數字量IO信號，可以直接滿足32個點的數字量I/O設計，這32個I/O引腳可以任意設置成DI或DO。由于采用了通用的針腳分配，虹科電子提供的任何工業以太網和現場總線通訊模塊都可以簡單快速地被替換。
HK-OEM通訊模塊由于其緊湊的尺寸設計，可以嵌入到小型設備或通信接口空間小的設備，開發各類儀器儀表、傳感器、遠程I/O、網關等設備，特別適用于工業物聯網、儀表傳感器行業、數據采集、自動化等領域。
TSN，實現一網到底
工業通訊協議從誕生之初就在不斷地發展與演進，從簡單的串行總線，到現場總線，再到現在主流的實時以太網，工業通訊技術朝著更高的帶寬、更快的速率、更強的可靠性不斷演進。經過多年的發展與競爭，目前市面上誕生出五花八門的各類協議， 如PROFINET、CC-Link、EtherNet/IP等。雖然終端客戶可以根據自身要求各取所需，但是不同協議的設備之間無法互通，而終端用戶的生產系統往往由來自不同企業的設備與系統構成。因此，獨立于廠商的協議在智能時代變得更為必要。
在謝曉鋒看來，這正是TSN技術橫空出世的重要原因：“TSN是標準以太網在鏈路層上的一系列補充協議，在鏈路層上規范了同步（AS）、流量調度（Qav、Qbv、Qch、Qcr等）、可靠性機制（CB、Qci等）、資源管理（Qcc、Qat等）等一系列機制，使得以太網在鏈路層上實現了可靠的實時傳輸，而不像目前主流的各類實時以太網，需要鏈路層到應用層各層進行配合處理達成實時傳輸的效果。”
但謝曉鋒認為這并不意味著TSN與市面上各類實時以太網是競爭或者替代關系，而更像是一種補充和完善。“現有的實時以太網協議只需要將普通鏈路層替換成TSN鏈路層就可以升級至TSN，而直接面向用戶的應用層則不需要進行修改。如PI、CLPA、ODVA等協議組織都各自推出了協議棧的TSN版本，并發布了初版或數個版本的規范（如CC-Link IE over TSN）。這使各類實時以太網在鏈路層上實現了統一，不同協議的幀報文得以在同一網絡中傳輸而又不損失各自的實時性。”謝曉鋒介紹道。
如今，工業市場的各大玩家都投入TSN領域的布局與研發生產之中，如華為、Intel、MOXA、研華等，先后推出了不同層級的TSN相關產品。虹科電子也在2020年推出TSN IP核的開發方案以及TSN端/橋設備成品的使用方案，致力于幫助國內企業更快速、簡單地使用和集成TSN技術。“未來，虹科電子仍將致力TSN及其他工業通訊技術的應用推廣和技術創新，助力更多行業領域實現簡單易行且高可靠的工業互聯，推動工業企業數字化轉型。”謝曉鋒表示。
摘自《自動化博覽》2021年5月刊
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號