合作實現(xiàn)更大的普遍性
OPC UA通過其地址空間形成通用應用程序接口,而TSN則為標準以太網(wǎng)添加實時功能并實現(xiàn)千兆位數(shù)據(jù)速度。因此,通過發(fā)布/訂閱(發(fā)布/訂閱)模型將兩種技術(shù)結(jié)合起來是有意義的,但在工業(yè)4.0的背景下還存在工業(yè)通信的其他可能性。在這次采訪中,ADI公司的終端以太網(wǎng)技術(shù)組的系統(tǒng)應用工程師Volker Goller提供了一些背景信息。
問:OPC UA承擔哪些任務和功能,以及TSN在OPC中采用哪些任務和功能UA TSN系統(tǒng)?
A:為了闡明OPC UA的作用,我想引用OPC基金會副總裁Stefan Hoppe的話: “OPC UA不是協(xié)議;它是一個信息模型?!巴ㄟ^這種方式,他意味著OPC UA首先是一個信息模型。當然,還有一個用于連接客戶端和服務器的協(xié)議,但OPC UA的優(yōu)勢在于地址空間,這就是OPC UA的通用應用程序接口。 OPC UA的靈活性允許將現(xiàn)有用戶界面(工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議的配置文件)映射到OPC UA。因此,現(xiàn)在幾乎所有工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議中的配置文件都已經(jīng)在OPC UAaddress空間中表示,或者正在進行工作以實現(xiàn)此目的。 OPC UA尚未指定這些配置文件(I / O,驅(qū)動器,安全等),但這可能會改變。在工業(yè)4.0的框架下,OPC UA被視為alingua franca,對未來充滿希望。
相比之下,TSN是IEEE-802.1以太網(wǎng)的擴展,具有一系列全新的可能性,旨在實現(xiàn)使以太網(wǎng)更具確定性和實時性。由于未來許多制造商都會期待支持TSN的硬件,因此它也可以被視為實時通信的民主化。幾乎每個協(xié)議都可以獲得TSN的實時功能。
在此背景下,建立了一個發(fā)布/小組工作組,目的是在TSN的幫助下為OPC UA指定一個實時的傳輸協(xié)議。這將使OPC UA成為工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議的實時能力和潛在替代品。對于高于經(jīng)典PLC的水平,鑒于來自不同制造商的控制器能夠與OPC UA實時交互,這將是非常受歡迎的。 TSN還可以為OPC UA提供網(wǎng)絡中的保證帶寬,因此具有比當前可能更強的魯棒性。
但是,pub / sub不是將OPC UA與實時結(jié)合的唯一方式。正在努力開發(fā)用于DDS的OPC UA模型 - 一種廣泛的,經(jīng)過驗證的實時協(xié)議。這將使得能夠使用DDS / TSN操作分布式系統(tǒng)并使用OPC UA作為應用程序接口。
還有待觀察將會發(fā)生什么。
問:未來將為經(jīng)典工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)和現(xiàn)場總線留下哪些任務和功能?
A:經(jīng)典工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議不會消失。有些將繼續(xù)以不同的形式存在(作為OPCUA中的概況或概況系列),而其他形式將在未來基于TSN。經(jīng)典的現(xiàn)場總線將被以太網(wǎng)取代。
問:經(jīng)典的工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)可以在OPC UA TSN系統(tǒng)中實現(xiàn)哪些任務和功能在ProfileC級別上面的OPC UA TSN?
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A:要再次明確說明,TSN不會自動暗示OPCUA。它們是兩種完全獨立的技術(shù)。 OPC UA可以在控制器(控制器到控制器)的網(wǎng)絡中發(fā)揮主要作用。 Pub / subwith TSN在這里是有利的;如果它還可以在現(xiàn)場級別發(fā)揮作用還有待證明,因為OPC UA不是一個小堆棧,至少不是你想利用所有優(yōu)勢。
問:經(jīng)典工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)的用戶組織如何應對TSN挑戰(zhàn)?
答:我會說所有用戶組織都在回應到TSN的機會.TSN承諾提供更多的硬件選擇,特別是基礎設施組件,以及實現(xiàn)更高速度的方法 - 即1 Gbps和更高。最后,我們將看到Profinet ? TSN,以及EtherNet / IP ?而非TSN和OPC UA Pub / Sub。
Q :TSN是否能夠?qū)崿F(xiàn)周期時間下降到31.25μs,未來甚至可能更低?
A:要獲得以下在100 Mbps的循環(huán)時間為250μs,已建立的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議將不得不對標準以太網(wǎng)進行重大修改。 IEEE沒有很好地針對非標準方法,例如總和幀協(xié)議,例如,EtherCAT ?甚至Sercos都是基于這些協(xié)議。這些擴展不可能納入TSN標準。
為了回答您的問題,TSN將達到IEEE定義的限制,250μs,100 Mbps - 至少與真正的并行操作一樣長承受TCP / IP應用程序必須工作。對于更短的周期時間,1 Gbps的道路是開放的。
問:如何解決安全主題或TSN如何解決?
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A:安全通常使用黑色通道原理。在實際通信協(xié)議之上定義了安全性。但是,通信信道的可靠性是安全計算的一個因素。 TSN不會比現(xiàn)在的系統(tǒng)更不可靠。
問:OPC UA協(xié)議也可以通過經(jīng)典的工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)傳輸,如TimeSlots或Tunneling。為什么它甚至需要TSN?
A:TSN為標準以太網(wǎng)增加了確定性實時。在許多情況下,不同的協(xié)議在同一條電纜中共存。 TSN在一根電纜中實現(xiàn)了實時和盡力而為的TCP / IP的并行存在。
問:TSN有什么優(yōu)勢,甚至還有OverClassic工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)?
A:TSN不是新的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。它是一種統(tǒng)一的擴展,可為標準以太網(wǎng)提供實時功能。已經(jīng)奠定了優(yōu)勢:硬件可用性,統(tǒng)一基礎架構(gòu)和獨立于速度的定義。
問:成本在這里扮演什么角色?
A:可擴展,標準化的硬件和基礎設施承諾降低成本和統(tǒng)一技術(shù)。
問:實現(xiàn)1 Gbps及更高數(shù)據(jù)速率的愿望有多大發(fā)揮作用?
A:1 Gbps(及以上)是當今網(wǎng)絡的邏輯進展。威利特取代100 Mbps?并非如此,但1 Gbps允許新應用,并且可以克服當今數(shù)據(jù)密集型應用程序出現(xiàn)的性能瓶頸。
TSN不是新的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議,而是一個統(tǒng)一的擴展,增加了實時功能標準以太網(wǎng)。
采訪由德國Markt&amp; Technik的Andreas Knoll進行。
您可以在這里找到原始的德語版本。
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