工業(yè)通信協(xié)議的技術(shù)發(fā)展正從傳統(tǒng)現(xiàn)場總線向基于以太網(wǎng)的時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，這一躍遷使確定性通信的精度從毫秒級提升至微秒級。

傳統(tǒng)PROFIBUS DP采用主從輪詢機(jī)制，其循環(huán)時(shí)間與從站數(shù)量呈線性關(guān)系：T_cycle = n*(T_slave+T_idle)。當(dāng)連接32個(gè)從站時(shí)，典型循環(huán)時(shí)間為10ms，其中包含的時(shí)間抖動(dòng)。這對于傳送帶同步控制等應(yīng)用已成為瓶頸。

PROFINET IRT通過時(shí)間切片技術(shù)實(shí)現(xiàn)確定性通信。網(wǎng)絡(luò)周期被劃分為確定性通道和開放性通道：在確定性通道中，交換機(jī)依據(jù)預(yù)配置的時(shí)間表精確轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)鍵數(shù)據(jù)幀；開放性通道則傳輸TCP/IP等非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。西門子SCALANCE XC-200系列交換機(jī)支持3級時(shí)鐘同步，使運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的同步精度達(dá)到±1μs。

時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）通過IEEE 系列標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)革命性突破。其關(guān)鍵技術(shù)包括：的亞微秒級時(shí)間同步、的時(shí)間感知整形器、的流過濾與管制。在測試平臺(tái)中，TSN網(wǎng)絡(luò)在承載4K視頻流的同時(shí)，仍能保證運(yùn)動(dòng)控制數(shù)據(jù)的傳輸延遲小于50μs，抖動(dòng)小于5μs。

OPC UA over TSN構(gòu)建了統(tǒng)一通信架構(gòu)。機(jī)器人的關(guān)節(jié)位置數(shù)據(jù)以O(shè)PC UA信息模型封裝，通過TSN的流預(yù)留協(xié)議保障傳輸質(zhì)量。倍福的CX5140控制器集成了TSN交換芯片，可同時(shí)處理512個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流，使汽車總裝線的節(jié)拍時(shí)間縮短至45秒/輛。

新的5G-TSN融合方案在無線域?qū)崿F(xiàn)確定性通信。華為的5G確定性網(wǎng)絡(luò)通過URLLC技術(shù)，使無線空口延遲穩(wěn)定在5ms以內(nèi)，滿足移動(dòng)機(jī)器人AGV的集群協(xié)同控制需求。