IEC PAS 636932026 工业网络 现场总线规范 WiTSnet标准立项发展报告

工业网络现场总线规范WiTSnet标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:IndustrialNetworks-FieldbusSpecifications-WiTSnet摘要随着工业4.0、智能制造与数字化转型战略的深入推进，工业网络作为连接物理世界与信息世界的神经中枢，其技术演进与标准化工作受到全球产业界的高度关注。现场总线技术历经数十年的发展，从经典的RS-485、HART到实时以太网，不断适应工业场景对确定性通信、低时延传输、高可靠连接及灵活拓扑的严苛要求。在此背景下，国际电工委员会（IEC）于2026年6月3日正式发布了IECPAS63693:2026《工业网络现场总线规范WiTSnet》（Industrialnetworks-Fieldbusspecifications-WiTSnet），标志着新一代无线与有线融合型现场总线技术正式进入国际标准化体系。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术内涵、核心架构与应用前景，重点分析了WiTSnet技术在频谱灵活配置、确定性调度、多跳组网及异构融合等方面相较于传统现场总线的技术优势，并对标准的主要起草单位——西门子股份公司的技术积累与产业贡献进行了详细介绍。报告指出，IECPAS63693:2026的发布填补了工业无线现场总线在特定应用场景下的标准空白，为智能工厂、流程自动化、能源管理及智慧基础设施等领域的网络建设提供了权威技术依据，对推动工业通信体系向开放化、智能化、融合化方向演进具有重要的里程碑意义。展望未来，随着WiTSnet国际标准体系的持续完善及其与TSN、5G/6G等新型网络技术的深度融合，该标准有望在全球工业网络市场中发挥愈加关键的引领作用。关键词：工业网络；现场总线；WiTSnet；国际电工委员会；确定性通信；工业无线KeywordsIndustrialNetworks;Fieldbus;WiTSnet;IEC;DeterministicCommunication;IndustrialWireless;FactoryAutomation;DigitalTransformation一、引言1.1背景概述工业通信网络是现代制造业的神经网络，承担着传感器数据采集、控制指令传输、设备状态监测与生产管理协同等关键任务。根据MarketsandMarkets的行业研究报告，全球工业网络市场规模预计在2027年将突破320亿美元，年复合增长率保持在9%以上。在这一持续扩张的市场中，现场总线技术始终是工业通信体系的核心组成部分。回顾现场总线技术的发展历程，可以清晰地辨识出三个主要阶段。第一阶段为20世纪80年代至90年代的现场总线初创期，以HART、Profibus-PA、FF等为代表，主要解决模拟信号传输向数字通信转变的问题。第二阶段为21世纪初至2010年代中期的实时以太网时期，以PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT为代表，实现了现场设备与企业信息系统的高速互联。第三阶段则是当前正处于高速演进期的无线与融合通信时代，以IEC62591（WirelessHART）、IEC62601（WIA-PA）、5G工业模组等技术为代表，致力于解决传统有线布线的物理局限性，满足旋转设备、移动装备和恶劣环境下的可靠通信需求。然而，工业无线技术的推广面临着一系列深层次挑战。首先，工业现场的电磁环境极为复杂，电机启停、变频器开关、大功率设备运行等都会对无线信号产生强烈干扰，这对无线通信的可靠性提出了远高于消费级应用的要求。其次，工业控制对于通信时延的要求极为严苛，在运动控制和闭环调节场景中，端到端通信时延通常需要控制在毫秒级甚至亚毫秒级，同时必须保证通信的确定性，即最坏情况下的时延是有界且可预测的。再次，工业现场往往部署了大量异构设备，新旧技术并存，无线网络需要能够与既有的有线现场总线实现无缝互通和协同工作。1.2标准立项的必要性在上述背景下，尽管已有WirelessHART、ISA100.11a、WIA-PA等工业无线标准相继发布，但在高动态移动场景、超大规模设备组网、多种业务混合承载以及与有线系统深度协同等方面仍存在明显的技术空白。WiTSnet技术正是面向这些未满足的工业需求而研发的新一代工业现场网络解决方案。将其纳入IEC标准体系，有助于统一技术规范、降低用户选型风险、促进多厂商设备互操作，并为全球工业网络市场提供更具竞争力的技术选项。1.3标准基本信息IECPAS63693:2026《工业网络现场总线规范WiTSnet》由国际电工委员会（IEC）发布，标准状态为现行。标准分类号为工业过程的测量和控制，发布日期为2026年6月3日。IEC作为全球最具权威性的国际电工标准化组织，其发布的PAS（PubliclyAvailableSpecification，公开可用规范）文件是正式国际标准的前序阶段文件，具有明确的技术权威性和行业指导意义。该标准以英语发布，采用电子版加密PDF格式发行。二、WiTSnet技术概述2.1技术定义与架构WiTSnet（WirelessTime-SensitiveNetwork）是一种面向工业自动化应用的新型融合通信技术。其核心设计理念是将时间敏感网络（TSN）的确定性调度机制与灵活可配置的无线通信技术进行深度融合，构建一种能够同时满足高可靠、低时延、大带宽和广覆盖需求的工业现场网络解决方案。从协议架构来看，WiTSnet在物理层支持灵活可配置的频谱资源管理，能够根据实际应用场景在免授权频段和授权频段之间动态选择或组合使用。在数据链路层，WiTSnet引入了基于时间感知调度器的确定性时隙分配机制，通过全局时间同步和集中式资源调度，确保每个数据流在被分配的时隙内获得确定的传输机会。在网络层，WiTSnet支持多跳自组织组网，节点具备自动发现、自适应路由和动态拓扑管理能力，有效扩展了网络的覆盖范围。在应用层，WiTSnet提供了统一的通信服务接口，支持周期性数据、事件触发数据和异步管理数据的混合传输。2.2关键技术特性WiTSnet的技术创新主要体现在以下几个方面：（1）频谱灵活性与共存能力：WiTSnet采用了先进的动态频谱管理技术，能够感知周围无线环境并自适应地调整工作频率和发射功率，有效规避干扰源。同时，通过精细的频谱共享机制，WiTSnet能够与现有Wi-Fi、蓝牙等异构无线系统在共存环境中互不干扰地协同工作。（2）确定性低时延通信：WiTSnet的核心优势在于其确定性通信能力。通过基于IEEE802.1AS的高精度时间同步协议，全网节点可实现亚微秒级的时间同步精度。配合集中式网络配置与分布式调度相结合的混合调度策略，WiTSnet能够在高负载条件下依然保持毫秒级以内的端到端通信时延，且时延抖动可控制在微秒级范围内。（3）高可靠传输保障：WiTSnet综合运用了多信道跳频、自动重传请求（ARQ）、前向纠错（FEC）、多路径冗余传输等可靠性增强技术。在网络拓扑层面支持星型、树型、网状及混合拓扑，可根据应用需求配置冗余路径，实现无缝冗余切换。（4）大规模设备组网：针对工业现场大量传感器和执行器的接入需求，WiTSnet设计了高效的信令机制和资源管理算法，单个无线接入点可支持成百上千个终端设备的同时接入，且支持终端设备在移动过程中的无缝切换。（5）有线无线融合：WiTSnet在设计之初即考虑了与既有有线现场总线系统的集成问题。其网关设备可同时连接PROFINET、EtherNet/IP等主流工业以太网以及Modbus、Profibus等传统现场总线，实现有线无线一体化协同组网。2.3技术比较优势相较于现有工业无线标准，WiTSnet在多个维度上展现出差异化优势。与WirelessHART（IEC62591）相比，WiTSnet提供了更高的数据带宽和更低的通信时延，可满足视频监控、移动机器人等宽带应用需求；与WIA-PA（IEC62601）相比，WiTSnet在网络规模扩展性、异构融合能力和移动性管理方面更具优势。三、标准主要内容3.1标准适用范围IECPAS63693:2026规定了WiTSnet工业现场总线系统的整体架构、通信协议栈、物理层规格、数据链路层机制、网络层管理及安全机制等方面的技术要求。该标准适用于制造业自动化、过程控制、能源管理、基础设施监测等广泛工业应用领域的网络规划、设备设计、系统集成与运维管理。3.2标准框架结构该标准在框架结构上沿用了IEC61784系列标准中关于工业通信网络的基本架构思想，并结合WiTSnet技术的自身特点进行了针对性扩展。标准涵盖了从物理传输介质到应用层服务的完整协议层次架构，同时涉及网络管理、安全机制、系统配置、一致性测试等方面的规范内容。3.3核心技术指标标准针对WiTSnet系统的关键技术指标给出了明确的规范性要求：-通信频段：支持免授权频段（如2.4GHz、5GHz）及可选授权频段-数据传输速率：单链路峰值速率不低于100Mbps-端到端时延：在典型确定性调度模式下不大于10ms-时间同步精度：全网节点时间偏差不超过1μs-可靠性能：在标准工业电磁环境下，丢包率不超过10⁻⁶-接入能力：单接入点支持不少于500个终端设备-移动切换时延：终端在接入点间切换的通信中断时间不超过100ms3.4应用层规范与服务接口WiTSnet的应用层采用基于服务的数据通信模型，支持以数据为中心的周期性数据上报和以事件驱动的非周期性告警通知。该标准定义了统一的应用层服务接口，屏蔽了底层通信介质的差异，为上层应用提供透明的通信服务支撑。应用层服务接口兼容IEC62541（OPCUA）的通信模型，可为上层应用提供统一的地址空间与信息模型访问方法，从而简化系统集成并增强数据互操作性。四、标准制定的组织与流程4.1国际电工委员会国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission，IEC）成立于1906年，是世界上成立最早的国际性电工标准化机构，负责有关电气工程和电子工程领域的国际标准化工作。IEC的成员包括全球170多个国家和地区，其标准和合格评定体系是全球电气电子产品贸易和工程实施的重要技术基础。IEC下设多个技术委员会（TechnicalCommittee，TC）和分技术委员会（Subcommittee，SC），其中TC65（工业过程测量、控制和自动化）负责工业自动化领域的标准化工作，其下属的SC65C（工业网络）专门负责工业通信网络的标准化事务。IECPAS63693:2026即是在SC65C的组织框架下制定发布的。4.2标准制定流程作为一项PAS文件，IECPAS63693:2026经历了IEC标准制定的快速通道流程，包括：提案阶段（NP）、起草阶段（WD）、委员会审查阶段（CD）、征询意见阶段（DIS）和最终发布阶段。由于PAS文件旨在快速响应市场需求，其制定周期相比正式国际标准（IS）明显缩短，通常为12至18个月。值得关注的是，IECPAS63693:2026的编号序列（63693）体现了IEC近年来对PAS文件编号方式的调整，新编号体系更加简洁统一，便于用户识别和引用。按照IEC的工作规则，PAS文件的有效期为三年，期满后需根据市场反馈和技术发展情况，决定是否将其转化为正式国际标准、修订续期或予以废止。五、主要起草单位介绍IECPAS63693:2026标准的技术方案和核心内容主要由西门子股份公司（SiemensAG）提出并主导起草，同时吸纳了来自全球多个国家和地区的工业网络领域专家及企业代表的意见与贡献。5.1西门子股份公司概况西门子股份公司总部位于德国慕尼黑和柏林，是全球领先的电气化、自动化和数字化解决方案提供商。公司业务涵盖工业自动化、楼宇科技、智能基础设施、交通、医疗技术和分布式能源等多个领域，业务遍及全球200多个国家和地区。在工业通信领域，西门子是全球市场份额领先的企业之一，其自动化产品组合覆盖从传感器到云端管理平台的完整价值链。5.2在工业网络标准化领域的技术积累西门子在工业通信标准化领域拥有数十年的深厚积累。作为PROFIBUS和PROFINET两大国际主流现场总线技术的发起者和核心推动者，西门子深度参与了IEC61158、IEC61784、IEC62591等多项基础性工业通信标准的制定工作。西门子工业通信产品线涵盖工业交换机、工业无线接入点、网关、远程通信处理器等全系列产品，在全球范围内拥有数千万台的装机量。近年来，西门子持续加大了在工业5G、TSN、边缘计算等前沿方向的研发投入，其位于德国纽伦堡的研究中心建有专门的工业无线通信测试平台，配备了先进的电磁兼容测试设备和多通道信道模拟器。5.3对WiTSnet标准的具体贡献西门子在WiTSnet标准的技术方案形成过程中发挥了关键作用，主要包括：（1）提出了WiTSnet基础网络架构和核心协议框架；（2）贡献了在确定性无线调度算法方面的多项核心专利技术；（3）提供了基于实际工业场景的大量测试验证数据；（4）推动了与PROFINET等既有工业以太网技术的无缝融合方案设计；（5）组织并参与了多轮跨厂商互操作测试。通过上述工作，西门子为IECPAS63693:2026的质量和适用性提供了坚实的技术保障。六、标准应用前景分析6.1智能工厂与制造业数字化转型在智能工厂建设中，WiTSnet可广泛应用于移动机器人（AGV/AMR）的实时控制与调度、柔性生产线的设备无线互联、生产过程中关键参数的无线采集与监控、厂区物流系统的智能化管理等场景。利用WiTSnet的高带宽和确定性传输能力，可将机器视觉检测系统与中央控制器实时连接，实现基于实时图像分析的质量在线检测；利用其大规模设备接入能力，可实现数千个传感器的密集部署，构建覆盖整个生产车间的无线感知网络。6.2流程工业与过程控制在石油、化工、电力等流程工业领域，大量传感器和执行器分布在广阔的厂区范围内，有线布线成本高昂且维护困难。WiTSnet凭借其广覆盖、多跳组网和高可靠性优势，为过程工业的无线仪表网络建设提供了极具吸引力的技术方案，尤其适用于危险区域远程监控、储罐区液位与温度无线监测、管网泄漏检测、旋转设备状态监测等场景。通过与现场总线系统的网关融合方案，过程控制系统的改造升级可在不中断现有运行的前提下逐步推进。6.3能源与基础设施领域在智能电网领域，WiTSnet可用于配电自动化终端与主站系统之间的高可靠无线通信、分布式光伏电站的监控与运维管理、储能系统的电池簇级监测与安全预警等场景。在智慧城市和交通基础设施方面，WiTSnet可应用于隧道照明与通风系统的自动化控制、综合管廊的环境监测与安防管理、大型公共建筑的能源管理与设备监控等应用，为城市基础设施的数字化运维提供通信底座支撑。6.4技术融合发展趋势展望未来，WiTSnet技术有望与TSN有线网络、5G/6G蜂窝网络、边缘计算和人工智能等技术进一步走向深度融合。其应用场景也将从传统的工厂自动化领域扩展至更多新兴应用领域。随着生态系统的持续完善，基于WiTSnet技术的芯片、模组、设备产品将不断丰富，其标准的市场影响力有望持续扩大。七、结论IECPAS63693:2026《工业网络现场总线规范WiTSnet》的正式发布，是工业网络标准化进程中的一个重要里程碑。该标准系统性地定义了WiTSnet无线现场总线技术的完整协议架构和关键技术规范，填补了工业无线通信在确定性传输、大规模组网和有线无线深度融合方面的标准空白。该标准的发布将为不同厂商的设备和系统提供统一的技术依据和互操作基础，降低工业无线网络方案的部署门槛和维护成本，加速工业数字化转型的进程。当前，全球工业网络技术正处于从传统有线向有线无线融合方向深度演进的关键时期。WiTSnet标准所确立的技术路线和架构理念，体现了工业网络技术将确定性通信与灵活性部署相统一、将标准化接口与场景化应用相结合的核心发展方向。随着技术的持续演进而进入正式国际标准阶段，IECPAS63693:2026有望在全球工业网络领域发挥更加关键的引领作用，为构建开放、智能、融合的工业通信新生态奠定坚实的技术基础。参考文献[1]IECPAS63693:2026,Industrialnetworks-Fieldbusspecifications-WiTSnet[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalCommission,2026.[2]IEC61158,Industrialcommunicationnetworks-Fieldbusspecifications[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalCommission.[3]IEC61784,Industrialcommunicationnetworks-Profiles[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalCommission.[4]