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"OPC UA TSN está a punto de reemplazar los sistemas de bus de campo convencionales en aplicaciones de IIoT"

En OPC UA TSN, B&R ve el potencial para un estándar de comunicación uniforme para aplicaciones IIoT industriales actuales y futuras. Es por eso que el especialista en automatización está trabajando para desarrollar y promover la extensión pub / sub y la combinación de OPC UA con Ethernet TSN. Pedimos a Sebastian Sachse, Director de Tecnología de la Unidad de Negocio de Open Automation de B&R, las ventajas que OPC UA tiene para ofrecer a los constructores y operadores de maquinaria industrial.

Sebastian, ¿por qué B&R está tan comprometido con OPC UA?

Sebastian Sachse: OPC UA es la solución a uno de los mayores retos en la fabricación moderna. Ya la llamen Industria 4.0, IIoT o Smart Factory, los sistemas avanzados de fabricación que prevemos para el futuro sólo serán posibles si todos los componentes de una línea de producción pueden comunicarse a través de una red uniforme.

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Sebastian Sachse, Director de Tecnología - Open Automation, B&R

Desde los sensores individuales hasta el nivel ERP y DCS, la única manera de lograr el nivel de transparencia requerido para las aplicaciones de IIoT es superando la brecha entre IT y OT.

Con todas las diferentes redes, sistemas de bus de campo y protocolos de comunicación ya disponibles - ¿por qué añadir otro?

Sachse: Ahí está la clave. Hay demasiados protocolos diferentes. En una planta típica, encontrará máquinas de una gran variedad de fabricantes, cada una con sus propios sistemas de control y buses de campo o redes de Ethernet Industrial. Incluso si estas máquinas están funcionando independientemente una de otra, podrá observar que el tiempo y el esfuerzo, para la puesta en marcha y mantenimiento, se incrementan exponencialmente.

Y, si desea que los componentes individuales se sincronicen y se comuniquen...

Sachse: Exactamente. En este escenario sería prácticamente imposible. Tendría que contratar personal experto y dedicar tiempo y dinero a la programación y el mantenimiento de innumerables pasarelas e interfaces. Es más, tan pronto como usted necesite tiempos de respuesta en tiempo real - para sincronizar un robot con una prensa de inyección, por ejemplo - entonces está perdido.

Existen un montón de protocolos en tiempo real. ¿Por qué tiene que ser OPC UA?

Sachse: Hay muchas razones. Para empezar, OPC UA es un estándar independiente y ampliamente reconocido que conecta los mundos de producción e IT. También ofrece funciones de seguridad integradas que garantizan que los datos se transfieren de forma segura y estable. Y existe una diferencia muy decisiva: OPC UA transmite más que datos: transmite información.

¿Qué significa esto exactamente?

Sachse: En OPC UA, un valor de temperatura no es sólo un número desnudo, sino más bien un paquete de información que lleva consigo cosas como las unidades correspondientes o los límites de consigna. Esto lo hace ideal para la comunicación entre sistemas distintos, ya que elimina la necesidad de interfaces para definir cómo interpretar valores y variables. OPC UA también tiene lo que se llaman métodos, que permiten a las máquinas y componentes activar ciertas funciones en otras máquinas y componentes. Esto hace que la implementación de una fábrica en red sea muy fácil.

Sin embargo, OPC UA no ofrece capacidad en tiempo real. ¿Cómo planea sincronizar los procesos en tiempo real?

Sachse: En su forma actual, OPC UA es rápido - pero en términos de automatización no es ni determinista ni cíclico. Sin embargo, esto está a punto de cambiar

OPC UA real time TSN2

¿Cómo es eso?

Sachse: A través de dos tecnologías clave que se están desarrollando. En primer lugar, B&R y otras empresas de automatización están trabajando en un modelo de publicación-suscripción para OPC UA. En segundo lugar, OPC UA pronto se basará en Ethernet TSN.

Vas a tener que explicar esos términos con un poco más de detalle. ¿Qué es un modelo de publicación-suscripción?

OPC-UA-Pub-Sub-Publish-Subscribe
En un modelo publicación-suscripción, un servidor envía sus datos a la red (editor) y todos los clientes pueden recibirlos (suscriptor).

Sachse: Hasta ahora, OPC UA ha utilizado un mecanismo de cliente/servidor, donde un cliente solicita información y recibe una respuesta de un servidor. Mediante este enfoque, se intercambian datos de forma asíncrona y puedes tener problemas cuando la red tiene un gran número de nodos. Por el contrario, el modelo de editor-suscriptor, también conocido simplemente como pub / sub, permite la comunicación uno-a-muchos y muchos-a-muchos. Lo que permite a los desarrolladores definir un intervalo de tiempo fijo en el que los datos serán intercambiados. Este es un factor clave cuando se trata de dar a OPC UA capacidad en tiempo real.

¿Y qué es TSN?

Sachse: TSN significa Redes Sensibles al Tiempo (Time Sensitive Networking). Esto es una expansión del estándar Ethernet IEEE 802.1 que incluirá varias funciones en tiempo real. TSN permite transferir datos determinantes del tiempo de forma determinista, incluso a través de extensas redes. Gracias al impulso que la industria automotriz está aplicando al desarrollo de TSN, los componentes semiconductores necesarios estarán disponibles en poco tiempo y serán relativamente económicos.

Dado que estamos hablando de dos nuevas tecnologías, me imagino que serán otros pocos años hasta que OPC UA TSN se implante.

Sachse: En absoluto. La especificación OPC UA pub / sub es tan buena como completa. Hemos estado probando prototipos con pub / sub desde hace algún tiempo, incluyendo un dispositivo de campo. Espero que el pliego de condiciones se complete a finales de año y rápidamente se implemente por muchos fabricantes. La línea de tiempo para TSN no se ve muy diferente. Junto con el Banco de Pruebas TSN Consorcio Industrial de Internet (IIC), actualmente estamos poniendo la tecnología a prueba, y los resultados hasta el momento nos dan buenas razones para el optimismo: En algunos aspectos, OPC UA TSN ha superado incluso nuestras expectativas. Creo que a finales del próximo año veremos la primera planta en la que OPC UA TSN ha substituido completamente los sistemas de bus de campo convencionales a nivel de controles y donde toda la comunicación, incluida la de la nube, es manejada exclusivamente por OPC UA.

Ejemplo
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