TSN和EtherCAT在领先的机械自动化和工作单元应用中所扮演的角色

许多客户会询问当使用KINGSTAR机械自动化软件打造设备控制器的时候，EtherCAT和TSN（Time-Sensitive Networking，时间敏感网络）扮演了什么角色。

首先，我们要了解TSN和EtherCAT是正在改变工业自动化的两项技术。

TSN是由IEEE为了在工业和车用网络提供确定性和可靠通信所开发的一套标准。EtherCAT则已成为最广泛采用的总线，是一种普遍用于运动控制相关应用的高速工业用以太网络协议。

一般来说，TSN是用于传输高精密设备和控制器“之间”的通信，TSN实际上只是承载像EtherCAT、CC-Link、MECHATROLINK、PROFINET、PROFIBUS和Modbus这些协议流量的一个传输层。而EtherCAT主要用于控制高精密设备“内部”的驱动器和I/O。将这些技术结合在一起，工作单元里的工业自动化系统就能实现实时通信和精准控制。

例如，我们探讨在一个Cobot（协作机器人）里， 数控机床在上下料操作之间通信功能的分解，以及TSN和EtherCAT在其中可能扮演的角色。整体而言，EtherCAT是用于Cobot和数控机床的控制器内部，而关键通信则由TSN处理。以下是此上下料案例的几个要点。

上下料：由EtherCAT总线驱动的机械手臂负责从数控机床上料和下料，其中数控机床也是由总线驱动，这代表使用的协议是EtherCAT。为此，机械手臂需要了解数控机床的状态，例如机器是否准备好接收要用于加工的工件，或者是否已完成工件加工，这类通信则是借助TSN完成。

同步：机械手臂和数控机床需要同步以确保双方以协调的方式一起移动，由于这是设备之间的通讯，TSN就是较适合的协调网络，这对于改良循环时间和提高整体系统效能非常重要。为了实现这一点，机械手臂和数控机床需要交换有关当前位置、速度和准确或硬实时加速度的信息。

控制信号：数控机床需要向机械手臂发送控制信号，以指定工件在数控机床工作行程内的位置和方向。机械手臂则接收这个信息以准确地定位工件进行上下料。

传感器数据：在许多情况下，机械手臂可能需要将传感器数据传输给数控机床，这些数据也许是与尺寸相关的信息或工件的方向。这种数据对于数控机床在优化加工参数和确保最高质量加工中非常有用。

服务质量：不同类型的流量如控制信号和传感器数据，也许需要不同级别的服务质量（QoS）。例如，控制信号可能需要低延迟和高可靠性的传递，而传感器数据也许较能容忍延迟和封包丢失。

整体而言，数控机床和机械手臂之间的通信对于有效且准确地上下料以及同步和协调动作至关重要。为实现这些目标，通信系统需要提供可靠且及时的控制信号和传感器数据，以及适当的QoS保证。最理想的架构就是结合设备内部实时通信的EtherCAT和设备之间的TSN通信。

KINGSTAR Fieldbus powered by EtherCAT允许控制器与多点之间的通信同时连接。以RTX64为基础，这个EtherCAT总线主站支持并简化了EtherCAT网络配置以及程序开发，促使最高精确度和确定性的实现。