T/ZIIC 002 -2021 中关村工业互联网产业联盟 团体标准 Zhongguancun industrial Internet Industry Alliance Group standard 时间敏感网络技术在离散工业应用的应用场景 及网络需求 TSN Technology Use Case in Factory Automation and Network Requirements 2021-07-01发布 2021-07-01实施 中关村工业互联网产业联盟 发布 全国团体标准信息平台 中关村工业互联网产业联盟团体标准 T/ZIIC 002 -2021 I 目 次 前言 ................................ ................................ ............... 1 引言 ................................ ................................ ............... 2 1 术语与定义 ................................ ................................ ...... 3 1.1 定义 ................................ ................................ ........ 3 1.2 IEEE802 术语 ................................ ................................ . 4 2 工业自动化中的 TSN ................................ ............................... 5 2.1 互操作性 ................................ ................................ ..... 6 2.2 TSN 域 ................................ ................................ ....... 7 3 工业自动化机器、生产单元、生产线 ................................ ............... 11 3.1 用例1：机器到机器 /控制器到控制器 (M2M/C2C) 通信 ............................... 11 3.2 用例2：直通通信 ................................ ............................. 15 3.3 用例3：模块化机器组装 ................................ ....................... 17 3.4 用例4：工具更换 ................................ ............................. 18 3.5 用例5：机器的动态拔插（子网） ................................ ............... 19 3.6 用例6：能源节省 ................................ ............................. 20 3.7 用例7：增加机器、生产单元或生产线 ................................ ........... 20 3.8 用例8：使用TSN-IA行规的一个装置中的多个应用 ................................ 21 3.9 用例9：功能安全 ................................ ............................. 22 3.10 用例10：机器克隆 ................................ ........................... 22 全国团体标准信息平台 中关村工业互联网产业联盟团体标准 T/ZIIC 002 -2021 1 前 言 本标准分为 3个部分： ——术语与定义 ——工业自动化中的 TSN ——工业自动化机器、生产单元、生产线 本标准起草单位：北京东土科技股份有限公司 、北京物芯科技有限责任公司 、北京星网锐捷网络 技 术有限公司 本标准主要起草人：黄易 、邵枝晖、姚辉 本标准为首次发布。 全国团体标准信息平台 中关村工业互联网产业联盟团体标准 T/ZIIC 002 -2021 2 引 言 本标准描述了用于工业自动化的用例，这些用例应该在 IEC/IEEE 60802联合标准项目中涵盖，以此 来指定用于工业自动化的 TSN（时间敏感网络）行规（ TSN-IA）。 全国团体标准信息平台 中关村工业互联网产业联盟团体标准 T/ZIIC 002 -2021 3 时间敏感网络技术在离散工业应用的应用场景及网络需求 1 术语与定义 1.1 定义 重构： 系统结构的、或者设备级内容的任何内部修改，包括任何类型的升级。参见 IEC61158 - 类型 10，动态 重构； PI/PNO提供的文档：高可用性指南。 （过程）扰动： 过程 /机器的任何失灵或停顿，紧随其后的是生产损失或者是不可接受的生产质量的降级。参见： IEC61158 – 失效。参见： ODV A 非计划宕机。 PI/PNO提供的文档：诊断指导原则。 工厂（单元） /机器的运行状态： 工厂（单元） /机器的功能和生产的正常状态。 工厂（单元） /机器的维护状态： 有计划的挂起或部分挂起工厂（单元） /机器的功能的正常状态。 工厂（单元） /机器的停止状态： 工厂（单元） /机器的完全非生产模式。 趋同网络概念： 所有的局域网设备（有线的或无线的）能够通过公共基础设施交换数据，并具 有定义的 QoS参数。 设备： 终端工作站，桥接终端工作站，桥，访问点。 DCS： 分布式控制系统。 传输选择算法： 用于通信选择的一组算法，包括严格的优先级，基于信用的整性器与增强传输选择。 抢占： 可被抢占的帧的传输挂起以允许在可被抢占帧传输恢复之前允许一个或多个快速帧被传输。 全国团体标准信息平台 中关村工业互联网产业联盟团体标准 T/ZIIC 002 -2021 4 调度通信的增强： 桥或终端工作站支持允许相对已知的时间尺度从每个队列被调度的传输增强。 时间敏感流： 从单个源工作站到一个或多个目标工作站的通信流， 该通信对于实时传送敏感，实际上要求传输延时有 界。 TSN域： 一些公共管理的工业自动化设备；一组设备，它们的端口连接单独的使用 TSN标准传输时间敏感流的 局域网， 该标准包括传输选择算法， 抢占， 时间同步， 调度通信的增强， 并且它们共享公共的管理机制。 将这些设备成组化是管理的决定。 统一时间域： 用来同步 统一时间的 gPTP域。 工作时钟域： 用来同步工作时钟的 gPTP域。 等时同步域： 具有公共设置等时同步周期实时通信类型的公共工作时钟域的工作站。 周期实时域 ： 具有公共设置周期实时通信类型的工作站，即使在不同的工作时钟域或者同步到本地时间尺度的。 网络周期： 包括安全边界的传输时间与包括安全边界的应用时间；对于一个 TSN域值是特定的并且指定属于该 TSN域的网络接口的重复行为。 绿地： 用于本标准的上下文：绿地指的是 TSN-IA行规一致性设备，而不考虑是 “旧”或“新”。 棕地： 用于本标准的上下文：棕地指的是与 TSN-IA行规不一致的设备，而不考虑是 “旧”或“新”。 流转发： 沿着流路径包括跨 TSN域边界的流数据转发。 1.2 IEEE802 术语 优先级再生： 见IEEE 802.1Q -2018的6.9.4节，再生优先级。 全国团体标准信息平台 中关村工业互联网产业联盟团体标准 T/ZIIC 002 -2021 5 入口速率限制： 见IEEE 802.1Q -2018的8.6.5节，流量分类与计量。 2 工业自动化中的 TSN “信息 -物理系统 （Cyber -Physical System, CPS ）”一词还没有一个公认的定义。 Edward A. Lee [1] 在一份 报告中将 CPS描述如下 ：“信息物理系统 （CPS）是计算与物理过程的集成。嵌入式计算机和网络通信 对物理过程 进行监控和控制，通常物理过程通过反馈回路影响计算，反之亦然。 ”