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SharkNet智能重构工业现场总线实现时间同步技术重大突破,国产精准智能制造再升级

浏览:4961 时间:2024-04-13

2024年4月12日,山西中北测控科技有限公司宣布,其自主研发的“SharkNet智能重构工业现场总线”在时间同步技术上取得重大突破,成功实现低于20纳秒精度的时间同步功能,为我国乃至全球智能制造领域带来一场精准控制与高效协作的革新风暴。

技术革新:秒级精度时间同步,引领工业总线领域精准化标准

山西中北测控科技有限公司是一家前沿科技型公司,公司依托于中北大学仪器科学与技术优势学科,致力于智能工业总线与网络化测控前沿技术的研究和开发。

主要成员为原山西省新型工业总线工程技术研究中心创新团队。公司继承了之前三十余年在恶劣环境下的动态测试新原理、新方法、新仪器等前沿技术研究成果和工程产品研制经验,将之融入到当今先进的网络信息技术,面向工业自动化、物联网、特种传感、测控仪器和系统集成,服务于航天、航空、兵器、船舶、汽车、工业智能化等领域。

其历时八年自主研发的“SharkNet智能重构工业现场总线”兼容测量与控制能力,面向军用领域高可靠性弹载、箭载、车载需求和工业自动化领域高带宽、高实时性测控需求,支持网络领域可靠性最高的网状拓扑和多类型混合拓扑,支持多冗余路径的快速热切换,支持高精度时间同步,支持极窄时间切片的流量整形、时间触发、流量管制,支持强大的特定包捕获与实时在线监测,具有极高的实时性和确定性。

据了解,此次SharkNet智能重构工业现场总线的技术突破,已经实现在低成本工业级晶振、频率80MHz,30PPM条件下,单跳同步精度最大误差≤20ns,3跳最大误差≤40ns,4跳多节点与主时钟偏差均≤50ns


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图1:主时钟与各从时钟之间的时间同步精度实测值


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图2:4级从时钟各端节点之间的时间同步值实测


尤为重要的是,SharkNet智能重构工业现场总线的时间同步技术,不依赖于外部高精度时钟源,且高低温试验条件下同步精度不受温漂影响,

这一突破性的技术升级,不仅对于军用领域有着重要意义,在工业领域中,也将显著提升生产过程中的实时性、一致性与准确性,尤其对于需要严格同步操作的生产线,如精密装配、高速物料输送、复杂机器人协作等场景,将产生革命性影响。

赋能应用:精准控制,高效协作,驱动智能制造升级

SharkNet 总线采用独特的快速智能重构与最优化寻路算法,采用拓扑结构和多冗余链路确保网络高可靠性,支持网络的高动态分解与融合、支持混合介质传输,结合全自主创新网络技术,确保在网络环境复杂、设备数量众多的工业环境中,仍能保持极高精度的时间同步。同时,系统具备良好的兼容性与扩展性,可轻松接入各类工业设备与控制系统,实现全范围的精准时间管理与协调。


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图3:拓扑结构


未来,中北测控将在军用领域和民用工业领域持续发力,精准赋能应用。

在军用领域,时间同步技术上的突破,将显著增强我国的网络化作战能力和任务协同精度,包括指挥信息系统、传感器网络、通信网络等,精准的时间同步确保网络数据有效交换,保证在复杂、动态的战场环境中,维持严格的时间一致性、从而准确感知态势。

另外,在工业高层次精准化、智能化使用场景也将迎来升级,主要方向包括:

  • 精密制造:低于20纳秒级的时间同步确保各生产设备在同一时刻执行精确操作,消除因时间偏差导致的产品质量波动,显著提升精密制造的良品率。

  • 协同作业:在多机协同、物料精准配送等复杂场景下,精准时间同步使各设备能够按照预设时间窗口有序执行任务,避免碰撞、等待等现象,提高整体作业流畅度与效率。

  • 故障诊断与预测性维护:精准的时间戳信息有助于实时监测设备状态变化,快速定位故障源,实现精准故障诊断。同时,通过对设备运行数据的深度分析,可提前预测潜在故障,实现预防性维护,降低停机风险与维修成本。

  •  工业大数据与AI应用:精准时间同步为海量数据打上了统一的时间标签,为数据分析、机器学习等高级应用提供了坚实基础,助力企业挖掘数据价值,实现智能化决策与优化

山西中北测控科技有限公司技术负责人表示:“多年来,我们一直致力于耕耘一款好用的总线,此次SharkNet总线在时间同步技术上的重大突破,是我们在工业总线领域持续创新的又一重要成果。我们坚信,这项技术将有力推动我国智能制造迈向更高精度、更高效协同的新阶段,为军用领域和工业4.0时代提供强大技术支撑。”

本次技术突破,无疑为我国智能制造产业注入了一剂强心针,预示着我国在工业自动化核心技术领域正逐步走向世界前列,为全球智能制造的转型升级贡献中国智慧。