ERPレベルからフィールドレベルまで、すべての通信の統合は現在の最先端の生産システムにとって欠かせない要件です。 OPC UA しかしながら、リアルタイム要件のある複雑なプロセスとなると、OPC UAには限界があります。 Time Sensitive Networking (TSN)のおかげで、それももうすぐ変わります。
産業用オートメーションの解決するべき課題は複雑化しており、分散型制御アーキテクチャ指向は続いていくでしょう。 このアプローチによって、産業用イーサネット経由で接続されたインテリジェントな周辺機器としての、個別化され、フレキシブルにモジュラー型で構成されたオートメーション・テクノロジーの普及が進みます。 たとえば、それぞれ独自のコントローラを持った別々のサブシステムとモジュールが、一緒にグループ化されてひとつの機械になるというのも普通になりつつあります。
通信が決め手
”個々のコンポーネント間で効率的な通信ができるということは、このようなタイプのソリューションの生産性にとっては決定的な要素になります。”B&Rのマーケティング・マネージャー、Stefan Schöneggerは説明します。 ”機械装置のメーカにとって、与えられたプロセスを導入する能力が独自のソリューションに限定されないというのはとても重要です。” ERPシステムからフィールドレベルまで、オープンなOPC UA標準は理想的な通信プロトコルです。
OPC UAはいまではメジャーな制御システムメーカに採用されています。 この標準によって、メーカの異なるコントローラを持った複数の機械を、単一システムとして簡単に扱えるようにできます。 また、プロトコル自体はプラットフォーム独立型であり、通信スタックはどんなオペレーションシステムや組込みハードウェアにもポート可能です。 ”OPC UAはこういったメリットを非常に効果的に併せ持った唯一のプロトコルです。”とSchöneggerは言います。
リアルタイムで最大の生産性を
工場内の機械がどちらかというと自己完結型ユニットとして動作する（診断データとコマンドを切り離して送受信する）限り、OPC UAはM2M通信向けの最高の選択肢でしょう。 ”未来の工場はまったく違って見えるのでしょうが”とSchöneggerは言います。 ”生産性を最大にするために、機械、ロボットとコンベヤ・ベルトが互いにリアルタイムで話し合う必要があるでしょう。”
”OPC UA自体にリアルタイム性を加えることは、技術的には確かに実現可能です。しかし、そうするにはかなりの労力が必要になりますし、しかも短所もあります。”とSchöneggerは付け加えます。 それがオートメーションやロボティクスメーカの大半が協力してちがう方向へ行こうとする理由です。 彼らの目標は、OPC UAがTSNを利用できるようにすること、つまり現在開発中のIEEE 802.1イーサネット標準の拡張です。
自動車産業はTSNの開発を推進
Time-Sensitive Networking (TSN：タイム・センシティブ・ネットワーキング)は現在開発中の拡張機能のひとつで、のちにIEEE 802.1標準に含められる予定です。 目標はイーサネット経由でリアルタイムのデータ伝送を実現することです。 ”TSN標準の非常に大きなメリットは自動車産業が背後にいるということです。” つまり、必要とされる半導体コンポーネントが非常に早く比較的安く手に入るということです。”とSchönegger.は説明します。
自動車の中で伝送されているデータ量はこの数年で飛躍的に増加しました。 ”既存のバス・システムはそれを扱えるだけの帯域幅を持っていません。”Schöneggerは言います。 自動車産業にとっての第一歩は802.1 AVB (Audio Video Bridging)標準の採用であり、オーディオとビデオファイルの同期・優先ストリーミングが可能になりました。 これによって、後ろのバンパーに取り付けられたリア・ビュー・カメラからの映像をイーサネット経由で伝送できるようになりました。
新しい産業に手を伸ばし、アプリケーションの領域を広げるという目標を追求するため、AVBワーキンググループはTSNのイニシアチブとなりました。 自動車産業は機能安全が必要なコントロールタスクとアプリケーションもイーサネット経由で扱いたいと考えています。 これを可能にするには、リアルタイム・レンジのサイクルタイムと決定論的なネットワーク動作が必要です。 ”製造ラインのオートメーションで直面するのまったく同じ要求です。”とSchöneggerは言います。 弊社と他のオートメーション・サプライヤがTSNを使ってOPC UAにリアルタイム性を与えようと考えたのは、そのためです。
ITとオートメーションの出会い
”OPC UA TSNを使えば、私たちはIPベースの世界とPOWERLINKのようなハードリアルタイム要求のプロトコルの間を繋ぐことができます。”Schöneggerは言います。 OPC UA TSNは、ファクトリー・オートメーションのあらゆるアプリケーションにとってパーフェクトなソリューションです。 ミリセカンド未満の同期によって、ラインの同期、SCADAシステム・インテグレーション、ベーシックな制御タスクやコンベヤ・ベルトの操作、I/O統合といったアプリケーションまで、十分な精度を出すことができます。
OPC UAが将来ライン・オートメーションのレベルまで手を伸ばしてくれば、機械・プラントの構造には劇的な変化が起きるかもしれません。 ”今間dの工場レベルのフィールドバスシステムはもはや必要ありません。”とSchöneggerは言います。 OPC UA TSNとPOWERLINKの組合せは工業生産の通信をフルカバーするでしょう。
OPC UAとPOWERLINKは純粋にソフトウェア・ベースのプロトコルであり、スタックは自由に利用可能で、どんなプラットフォームにもポートできます。 ”OPC UAとPOWERLINKの組合せによって、機械、システムのエンジニアリングに最大限の自由が生まれます。”とSchöneggerは言います。 コントローラにどんな名前がプリントされていても、関係ありません。
”OPC UA TSNとPOWERLINKの組合せは工業生産の通信をフルカバーするでしょう。” Stefan Schönegger, Marketing Manager, B&R