前言
時間敏感型網絡（TSN）支持單一的開放式網絡基礎架構，通過標準化支持多供應商互操作性，通過服務保證支持IT和OT聚合。
TSN標準集的開發最初是爲了將時間敏感的數據以閉環的方式傳遞給計算機，並處理標準以太網無法處理的情況。然而，時間敏感型網絡還可以在減少事故風險和提高工廠安全水平方面發揮作用。
在製造環境中存在常見的安全隱患，這些隱患可能會影響車間工人的健康和安全，並對工廠的整體安全水平產生負面影響。因此，要求工廠所有者和製造商執行詳細的安全政策，以確保顯着降低受傷和工人接觸有害化學物質的風險。工廠的安全政策和計劃中必須解決諸如機器故障導致的事故和對工人的傷害，暴露於有害化學物質，火災危險，有毒物質溢出以及來自機器的過多噪音等危險。
常見的工廠安全隱患和TSN的潛在應用
1.串聯運行的機器
在典型的工廠環境或生產線中，機器或設備通常是串聯運行的，其中一臺機器依賴於另一臺機器進行數據或反饋。標準以太網網絡通常可以處理數據的傳輸，但是當網絡中的流量變得飽和時，數據傳輸可能會出現問題，並且可能會發生同步中斷。
這可能會導致機器故障或工廠流程中斷，從而導致工廠環境中的危險增加。TSN標準集的應用可以處理涉及額外流量的情況，以可靠的方式促進數據傳輸，不受密集網絡流量的影響，並且傳輸距離比以太網更長。
2.實時數據需要在毫秒內
機器人控制等操作需要毫秒級的實時數據。如果這些機器沒有及時接收到該數據，則將導致整個過程和裝配線的故障。例如，機械臂有可能會在高速和強力作用下在其基座上移動，因此，由於未接收到數據，如果機械臂不能正確操作，可能會造成嚴重傷害。
以太網連接不能保證或擔保這些數據包在1µs時間範圍內傳輸，有時候這是必要的。
此外，工廠車間的其他設備通常具有運動部件，剪刀或剪切作用，旋轉鏈輪和齒輪。如果這些機器沒有在預期的運行時間內受到嚴格控制，則這些零件可能會對正在使用這些機器並期望在特定時間範圍內進行特定過程的工廠工人造成傷害。
由於TSN標準着重於時間，而TSN的開發是爲了確保數據能夠方便地從發送方傳輸到接收方，因此TSN連接性和數據的實時交付可以幫助避免由於時間範圍問題可能出現的危險情況。
3.有毒化學品泄漏和火災危險
在諸如煉油廠的環境中，由於甲烷，丁烷和原油煉廠過程中涉及的許多其他碳氫化合物等可燃化學物質，始終存在着火和有毒化學物質排放的風險。除火災和爆炸外，煉油廠的典型危害還包括窒息，燒傷，有毒吸入和腐蝕性。
這些危害的來源包括鍋爐，加熱器，儲罐，裂化裝置，熱交換器以及工廠中的各種其他設備和機械。大多數精煉廠和工廠都設有警報和傳感器，以監視着火災和中毒的風險。
但是，TSN網絡的實施可以極大地改善這些檢測和警報系統，因爲它可以將關鍵數據快速傳遞到中央控制單元，從而確保操作員可以採取適當的措施，並且不會暴露或傷害工人。
4.噪音過大
工廠和製造環境中的噪聲問題是一個常見問題。工人經常會受到噪音的影響，久而久之這可能導致聽力功能嚴重惡化。通常會指導工人佩戴耳塞或護耳器，以減輕其暴露於噪音的影響。一些工廠使用吸收性消音器以減少噪音的影響。
機器或設備出現故障或未進行適當的維護可能會導致產生過多的有害噪音。在這種情況下，時間至關重要。安裝在工廠或機器上的傳感器會吸收聲音的增加，這些信息需要快速傳遞到服務器或人機界面HMI。隨後可以指示工人立即撤離建築物或關閉引起問題的機器。
在這種情況下，TSN網絡將具有極大的優勢，因爲TSN網絡可以以低抖動，無丟包且方便的方式傳送數據。
在工廠的安全手冊/安全政策中實施TSN
所有工廠，工廠和製造商都必須制定安全計劃，程序和指南，作爲其標準操作程序的一部分。
爲了在工廠安全計劃中實施TSN，建議工廠主管首先確定與工廠中所有機械和過程相關的所有潛在風險和危害。下一步將是確定所有需要實時關鍵數據的機器和裝配線，以及如果不滿足其數據要求的話，與這些機器相關的危險。
最後，工廠主管將實施一個TSN網絡，並根據數據管理和有效的數據傳遞程序對其進行分類。工廠主管將詳細說明與此網絡相關的風險緩解。
就當前網絡中的實際集成而言，通常將TSN橋和端點連接到 IoT網關， SCADA系統或HMI，以便集成到工廠的現有信息管理平臺中。TSN標準集的主要優勢在於它們是開放的，因此互操作性不是問題。
這樣可以確保按需提供數據，並在緊急情況下或作爲標準工廠流程的一部分，有助於提高工廠的安全水平。
結論
當詢問“ TSN可以幫助工廠安全嗎？”時，答案是肯定的。傳統上，以太網是許多行業和工作環境中有關通過數字電纜傳輸和傳輸數據的首選連接選項。但是，以太網具有關鍵的侷限性，因此不能像TSN網絡那樣有效地減少工廠或製造環境中的工作場所危害。
TSN標準集爲最小化抖動提供瞭解決方案，爲那些需要它的機器和裝配線提供了時間調度和確定性。此外，TSN有潛力在未來工廠操作和工藝的安全程序中發揮重要作用。