工业通信是工业4.0的神经系统，高效的通信不仅能够支持高性能的本地数据传输，更精准更可靠地完成控制和执行任务，而且还可以将各种数据传输到本地服务器、边缘服务器或云上。当前有不同的协议可以满足用户不同层次的通信要求，比如用于本地控制系统内部的工业以太网协议，常见的有EtherCAT、Profinet和Ethernet/IP等;应用于控制器之间的OPC UA;用于传输到云的MQTT、AMQP等。此外，还有无线技术5G将作为新的应用领域提供通信技术支持。同时，随着设备的复杂性、集成度和智能化水平越来越高，在复杂的运动控制应用中要求大量的实时数据运算，系统将集成更多的视频、音频数据等，基于这样的要求，具有实时性异构性网络技术应运而生。

图1 德国倍福公司技术推广经理 范斌

对于目前市场上的工业通信产品，可以通过产品所支持的不同协议层面进行分类。第一，基于工业以太网的控制系统部件，支持EtherCAT的品牌和设备相对更为广泛，从近期EtherCAT技术协会中国区会员数量破千可以窥见EtherCAT在中国的生态系统已经基本形成。用户不仅将获益于EtherCAT带来的高性能和高灵活性，并且基于其开放性，用户还可以在EtherCAT技术平台上自由选择不同品牌的产品。第二，在控制器到控制器的通信层面，OPC UA是面向跨平台、跨品牌设备的互通互联的工业4.0技术。目前由OPC基金会支持全球的技术推广和实施，在中国，有越来越多的企业落地该项技术。倍福作为OPC基金会的董事成员，积极支持OPC UA的发展，作为该技术实施的排头兵，倍福的产品最早支持OPC UA技术。第三，基于云的通信设备，此类产品基本都是实施在边缘服务器上。第四，是基于PC的控制理念，同一个硬件上实施不同协议，从而可实现各个层次的数据交换。比如倍福的工业PC或者边缘控制器，集成了TwinCAT控制软件后，可以作为系统控制器使用，同时，通过集成TwinCAT的IoT控件，可以同时进行数据到服务器或者云端的数据的安全传输。而第三方的控制系统，也可以通过倍福的边缘控制器实现互通互联及到云的数据传输。

倍福自公司成立之初就坚持基于PC的控制理念，并在该技术路线的指导下，30多年来不断地进行相关技术和产品的研发，通过集成IT和AT技术，实现适用于自动化的新技术，包括IPC技术、TwinCAT软件、EtherCAT技术以及IoT技术。随着市场和客户需求的变化及IT技术的发展，倍福的研发重点仍然是基于PC的自动化技术平台扩展，同时更多着眼于对前沿IT技术的应用，通过集成Simulink等数学工具，以及集成视觉、HMI和IoT功能，扩展到对视频、HMI及物联网、大数据方面的应用。

对于倍福及其用户来讲，基于PC实现的自动化仍然是核心，在确保机器设备高效、高精度、高质量完成任务的基础上，更大程度地帮助客户进行设备开发及程序管理，比如多用户协同开发、多机型管理等，同时，延展了其他丰富的基于IT的功能。而正因为倍福基于PC的控制理念和30多年来的研发经验，对IT功能的扩展更加轻松可靠。事实上，在工业4.0口号提出来之前，倍福始终坚持着这一道路。因此，客户将得益于倍福丰富的经验、更高的品质，灵活、自由地实现控制任务的同时，享有其扩展性的优势，能够更好地实现IT与AT融合的应用。

图2 BECKHOFF基于PC的控制理念通过集成IT和AT技术，实现适用于自动化的新技术

工业通信从现场总线到工业以太网，再到面向未来的异构性实时网络，不同的技术在各自擅长的领域一展身手。目前来看，自动化行业正在为未来的机器通信需求做准备，很多不同的工业以太网协议都正在或者已经与TSN技术进行了融合。这种融合有两种方式：一种是完全由TSN底层替代原来的工业以太网协议底层。TSN虽然适用于异构性网络的通信，但它并不适用于现场总线层的数据交换，点对点的实时数据传输是要通过建立点对点的“高速通道”实现的，而这种方式效率很低：另一种方式是集成TSN接口。就是通过设备行规定义原工业以太网和TSN的接口，通过耦合器(可以实施在TSN交换机上，也可以实施在工业以太网的耦合器上)实现数据交换。而这种方式更加高效、简单，并保证了与之前协议的一致性。目前，基于EtherCAT技术协会的EtherCAT TSN profile，倍福正在研发TSN耦合器，通过该耦合器，可以将EtherCAT网段连接到TSN异构网络中。这样的优势在于，原来EtherCAT的设备无需进行任何改变，就可以通过子网段的方式集成到TSN网络中，同时，EtherCAT的on the Fly的运行机制使其仅需要一个TSN“高速通道”即可一次性访问整个EtherCAT子网段中所有设备的数据。通过这种方式，倍福把EtherCAT的高效性带入了TSN网络。此外，TSN的配置工作将非常复杂，整套标准完全发布还尚需时日，因此TSN的应用仍然具有不确定性。

同时，倍福公司于2019年汉诺威展览会上推出了EtherCAT G和EtherCAT G10，即EtherCAT的千兆网和万兆网技术。这两种技术是EtherCAT技术的补充，完全兼容EtherCAT。该技术不仅仅将EtherCAT技术的带宽扩展，具有更高的通信性能，通过分支控制器使EtherCAT实现并行网络传输，这种技术特别适用于有更高性能、更大数据吞吐量需求的应用，比如机器视觉、复杂的运动控制、超高精度的测量测试等。今年9月，EtherCAT技术协会正式引入了EtherCAT G，目前该技术的规范撰写正在进行。相信不久的将来，EtherCAT G和EtherCAT G10将更好的服务于特定的自动化行业。

倍福通过紧密跟踪和合作，将持续推出基于OPC UA、TSN和EtherCAT G的产品和系统，并将通过集成现有系统，更高效、一致地为面向未来的设备提供支持。事实上，现在采用了倍福的系统的设备，已经保留了面向未来的适应能力。