机床与液压

作者：王新迪?，王双园，王全胜，殷宏彬，解子凡

单位：上海理工大学机械工程学院；宝山钢铁股份有限公司中央研究院；上海理工大学机械工程学院；宝山钢铁股份有限公司中央研究院；宝山钢铁股份有限公司中央研究院；上海理工大学机械工程学院

关键词：OPC UA;时间敏感网络;时延测量;通信性能评估;监控系统

在复杂工业制造场景中，视觉检测系统的广泛应用使得工业通信网络需同时承载高带宽视频流和高实时性控制数据流。传统以太网在该混合流量下常出现明显的时延与抖动，难以满足确定性通信要求。针对厚板剪切线典型工业场景，设计一种融合开放平台通信统一架构（OPC UA）协议和时间敏感网络（TSN）调度机制的通信架构。该架构采用C/S模型，结合IEEE 802.1AS时钟同步与802.1Qbv时间感知调度技术，对关键控制数据流进行静态时隙分配与优先级控制，以满足工业场景对通信确定性的严格要求。为系统性评估其性能，引入基于源时间戳与客户端接收时间差的非侵入式时延测量方法，并构建平均时延、峰值抖动、最大瞬时变化、RTP抖动与标准差等多维性能评估指标。在高强度UDP背景流干扰的实验环境中测试表明：所提通信架构在端到端时延稳定性和抖动抑制方面均显著优于传统以太网。以1 Gb/s UDP背景负载为例，相比普通交换机网络，平均端到端时延降低约5.02%，峰值抖动和最大瞬时变化分别降低约66.19%和71.05%，实时传输协议抖动与端到端时延标准差分别降低约24.92%和21.61%。该研究不仅为OPC UA与TSN融合架构在高负载工业现场的实际部署提供了定量评估方法，也为工业以太网协议向更高实时性和确定性方向的演进提供了技术依据。

来源：2026年第5期

《机床与液压》期刊编辑部

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