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OPC UA pour le contrôle de mouvements, la sécurité et les applications temps réel

OPC UA est une solution de communication très répandue : son indépendance vis-à-vis des fabricants, son modèle d'information et ses mécanismes intégrés de cybersécurité en ont fait une solution privilégiée pour de très nombreuses applications industrielles.

Jusqu'à présent, OPC UA atteignait ses limites pour la communication temps réel et pour les applications de sécurité machine, de contrôle de mouvements, et d'autres applications complexes. Mais avec le modèle publish/subscribe (pub/sub) et le standard Ethernet Time Sensisitive Networking (TSN), OPC UA est également devenu un standard pour la communication temps réel.

Modèle Publish-Subscribe

Jusqu'à présent, OPC UA utilisait un mécanisme client/serveur : un client envoyait une demande d'informations à un serveur, et ce dernier traitait la demande et envoyait une réponse au client. Ce système atteint ses limites quand le réseau comporte un grand nombre de nœuds.

Pour cette raison, la solution de communication OPC UA a été étendue avec une architecture Publish-Subscribe. Le modèle Publish-Subscribe permet une communication "one-to-many" et "many-to-many". Un serveur envoie ses données au réseau (publish) et chaque client peut recevoir ces données (subscribe).

Avec le mécanisme client-serveur, un client demande des informations et reçoit une réponse d'un serveur.
Avec le modèle Publish/Subscribe, un serveur envoie ses données au réseau (Publish) et chaque client peut recevoir ces données (Subscribe).

Capacité temps réel pour l'Ethernet standard

Le modèle publish-subscribe seul ne permet pas de doter OPC UA de capacités temps réel. C'est pourquoi la Fondation OPC s'est tournée vers Time Sensitive Network (TSN), un ensemble de standards conférant au standard Ethernet IEEE 802 des caractéristiques temps réel. Parmi ces caractéristiques figure notamment la capacité à garantir que les données sont bien transmises dans un intervalle de temps précis. Pour de très nombreuses applications, les standards TSN nécessaires ont déjà été publiés par le groupe de travail IEEE 802.1.

OPC UA pour le contrôle de mouvements, la sécurité et les applications temps réel

Pour assurer une implémentation cohésive et ouverte d'OPC UA avec TSN et les profils d'application associés, la Fondation OPC a lancé l'initiative Field Level Communications. Les efforts de standardisation en cours au sein des groupes de travail de l'initiative Field Level Communications se concentrent sur les applications avec E/S, les applications de contrôle de mouvements, et les applications de sécurité.

Le comité de pilotage de la Fondation OPC pour la communications au niveau terrain (Field Level Communications) se compose de 24 fournisseurs d'automatismes industriels de premier plan dont ABB, Beckhoff, Bosch-Rexroth, B&R, Cisco, Hilscher, Hirschmann, Huawei, Intel, Kalycito, KUKA, Mitsubishi Electric, Molex, Murr Elektronik, Moxa, Omron, Phoenix Contact, Pilz, Rockwell Automation, Schneider Electric, Siemens, TTTech, Wago et Yokogawa. Peter Lutz, directeur de l'initiative Field Level Communications, supervise les développements et les standardisations en cours.

Relever avec succès les défis d'aujourd'hui et demain

OPC UA over TSN délivre des performances 18 fois supérieures à celles des autres solutions de communication. Cette nouvelle solution de communication permet donc de réaliser des applications temporellement critiques comme, par exemple, la synchronisation d'un robot avec un système de transport intelligent à moteurs linéaires.

Qu'elles soient ultra-rapides et basées sur une architecture centralisée, ou intelligentes et basées sur une architecture distribuée, les solutions d'entraînement s'implémentent bien plus facilement avec OPC UA over TSN qu'avec n'importe quel autre protocole. La productivité des machines et la qualité des produits s'en trouvent nettement améliorées.

Bancs de test

En dehors des groupes de travail de la Fondation OPC, beaucoup d'autres sociétés travaillent aussi sur l'implémentation du nouveau standard de communication. Les fabricants de contrôleurs, d'appareils de terrain et de matériels d'infrastructure évaluent l'interopérabilité de leurs prototypes dans des bancs de test. Ainsi, leurs développements autour de la nouvelle solution de communication sont plus efficaces et mieux ciblés. Actuellement, les bancs de test TSN les plus actifs sont réalisés sous l'égide de l'IIC et du LNI.

Pour aller plus loin

Dans le FAQ sur OPC UA over TSN, le spécialiste des réseaux Stefan Bina explique pourquoi la prochaine révolution industrielle sera indissociable de ce nouveau standard unifié.

Le livre blanc OPC UA over TSN fournit une description plus approfondie des mécanismes mis en œuvre et de leurs interactions.

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