前言

时间敏感型网络（TSN）支持单一的开放式网络基础架构，通过标准化支持多供应商互操作性，通过服务保证支持IT和OT聚合。

TSN标准集的开发最初是为了将时间敏感的数据以闭环的方式传递给计算机，并处理标准以太网无法处理的情况。然而，时间敏感型网络还可以在减少事故风险和提高工厂安全水平方面发挥作用。

在制造环境中存在常见的安全隐患，这些隐患可能会影响车间工人的健康和安全，并对工厂的整体安全水平产生负面影响。因此，要求工厂所有者和制造商执行详细的安全政策，以确保显着降低受伤和工人接触有害化学物质的风险。工厂的安全政策和计划中必须解决诸如机器故障导致的事故和对工人的伤害，暴露于有害化学物质，火灾危险，有毒物质溢出以及来自机器的过多噪音等危险。

常见的工厂安全隐患和TSN的潜在应用

1.串联运行的机器

在典型的工厂环境或生产线中，机器或设备通常是串联运行的，其中一台机器依赖于另一台机器进行数据或反馈。标准以太网网络通常可以处理数据的传输，但是当网络中的流量变得饱和时，数据传输可能会出现问题，并且可能会发生同步中断。

这可能会导致机器故障或工厂流程中断，从而导致工厂环境中的危险增加。TSN标准集的应用可以处理涉及额外流量的情况，以可靠的方式促进数据传输，不受密集网络流量的影响，并且传输距离比以太网更长。 

2.实时数据需要在毫秒内

机器人控制等操作需要毫秒级的实时数据。如果这些机器没有及时接收到该数据，则将导致整个过程和装配线的故障。例如，机械臂有可能会在高速和强力作用下在其基座上移动，因此，由于未接收到数据，如果机械臂不能正确操作，可能会造成严重伤害。

以太网连接不能保证或担保这些数据包在1µs时间范围内传输，有时候这是必要的。

此外，工厂车间的其他设备通常具有运动部件，剪刀或剪切作用，旋转链轮和齿轮。如果这些机器没有在预期的运行时间内受到严格控制，则这些零件可能会对正在使用这些机器并期望在特定时间范围内进行特定过程的工厂工人造成伤害。

由于TSN标准着重于时间，而TSN的开发是为了确保数据能够方便地从发送方传输到接收方，因此TSN连接性和数据的实时交付可以帮助避免由于时间范围问题可能出现的危险情况。 

3.有毒化学品泄漏和火灾危险

在诸如炼油厂的环境中，由于甲烷，丁烷和原油炼厂过程中涉及的许多其他碳氢化合物等可燃化学物质，始终存在着火和有毒化学物质排放的风险。除火灾和爆炸外，炼油厂的典型危害还包括窒息，烧伤，有毒吸入和腐蚀性。

这些危害的来源包括锅炉，加热器，储罐，裂化装置，热交换器以及工厂中的各种其他设备和机械。大多数精炼厂和工厂都设有警报和传感器，以监视着火灾和中毒的风险。

但是，TSN网络的实施可以极大地改善这些检测和警报系统，因为它可以将关键数据快速传递到中央控制单元，从而确保操作员可以采取适当的措施，并且不会暴露或伤害工人。

4.噪音过大

工厂和制造环境中的噪声问题是一个常见问题。工人经常会受到噪音的影响，久而久之这可能导致听力功能严重恶化。通常会指导工人佩戴耳塞或护耳器，以减轻其暴露于噪音的影响。一些工厂使用吸收性消音器以减少噪音的影响。

机器或设备出现故障或未进行适当的维护可能会导致产生过多的有害噪音。在这种情况下，时间至关重要。安装在工厂或机器上的传感器会吸收声音的增加，这些信息需要快速传递到服务器或人机界面HMI。随后可以指示工人立即撤离建筑物或关闭引起问题的机器。

在这种情况下，TSN网络将具有极大的优势，因为TSN网络可以以低抖动，无丢包且方便的方式传送数据。 

在工厂的安全手册/安全政策中实施TSN

所有工厂，工厂和制造商都必须制定安全计划，程序和指南，作为其标准操作程序的一部分。

为了在工厂安全计划中实施TSN，建议工厂主管首先确定与工厂中所有机械和过程相关的所有潜在风险和危害。下一步将是确定所有需要实时关键数据的机器和装配线，以及如果不满足其数据要求的话，与这些机器相关的危险。

最后，工厂主管将实施一个TSN网络，并根据数据管理和有效的数据传递程序对其进行分类。工厂主管将详细说明与此网络相关的风险缓解。

就当前网络中的实际集成而言，通常将TSN桥和端点连接到 IoT网关， SCADA系统或HMI，以便集成到工厂的现有信息管理平台中。TSN标准集的主要优势在于它们是开放的，因此互操作性不是问题。

这样可以确保按需提供数据，并在紧急情况下或作为标准工厂流程的一部分，有助于提高工厂的安全水平。

结论

当询问“ TSN可以帮助工厂安全吗？”时，答案是肯定的。传统上，以太网是许多行业和工作环境中有关通过数字电缆传输和传输数据的首选连接选项。但是，以太网具有关键的局限性，因此不能像TSN网络那样有效地减少工厂或制造环境中的工作场所危害。

TSN标准集为最小化抖动提供了解决方案，为那些需要它的机器和装配线提供了时间调度和确定性。此外，TSN有潜力在未来工厂操作和工艺的安全程序中发挥重要作用。