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OPC UA over TSN - それぞれのビジョンからグローバルスタンダードへ

産業オートメーション向けのオープンな通信ソリューションの登場により、混在するプロトコルネットワークのインターフェイスの複雑さが解消されます。OEMは、異なるコントロールとバスシステムが備わる多種類のマシンを、設計や構築する必要がなくなりました。

それぞれ独自の産業用イーサネットプロトコルの限界が来るのは明らかでした。帯域幅とサイクル時間の問題を越えて、産業用IoTの要件は、新しい技術に対する需要の主な原動力となっています。異種ネットワークにより実質的な課題が次々と発生し、また、統一されたグローバルスタンダードの欠如により、さらに大きな課題が生じています。OPC UA over TSNは、多数の異種独自システムを単一のソリューションに置き換えて、シームレスな接続を実現することにより、開発が大幅に容易になります。

IoTへのスタンダード

2016年9月、B&R とネットワークのスペシャリストであるTTTechがイニシアチブを取りました。そして、他のオートメーションサプライヤやIT企業のグループと協力して、統一されたグローバルスタンダードの開発を開始しました。その結果、OPC UA TSNイニシアチブが実現しました。このプロジェクトのメンバーは、後に「シェイパー」と呼ばれるようになります。

これは、OPC UAとTSNイーサネット拡張に基づく100%のオープンスタンダードの誕生を意味し、マシンビルダーやオペレータが多くの異なる通信プロトコルの並行存在に苦労することが無くなる、新しい時代の始まりとなります。

シェイパーは、2016年のSPS IPC Drivesで、OPC UAおよびTSNに基づく統合通信規格の計画を初めて発表しました。

シームレスな接続性

彼らのビジョンは、高度に同期化されたモーション制御に必要なリアルタイム機能を含む、センサーからクラウドへのオープンでインターフェイスのない通信を実現することでした。もう1つの主な目標は、既存のテクノロジーと比較してパフォーマンスを18倍に向上させることでした。これは、2017年初頭にプロトタイプによって実証されています。通信の統一規格として、OPC UA over TSNは従来のソリューションの18倍ものパフォーマンスを提供します。

技術的な詳細が明らかになるにつれ、 シェイパーのメンバーは増え続けました。2018年には、多くの制御機器メーカーがこのイニシアチブに参加し、OPC UA over TSNをコモンスタンダード(共通標準)として表明しました。

2018年のSPS IPC Drivesでは、主要な自動制御メーカー・会社の代表者らが、産業用IoTにおける通信の統一規格としてOPC UA over TSNを採用すると発表しました。画像ソース: OPCファウンデーション

OPCファウンデーションの役割

2018年11月、OPCファウンデーションは、OPC UA over TSNを使用したフィールドレベルのアプリケーションへの参入を宣言しました。24の業界の重鎮で構成される専門の運営委員会が、新しい技術のためにこの組織内に設置されました。加えて、オートメーション界の3グローバルカンパニーがOPCファウンデーションのボードメンバーに加わりました。それは、シュナイダーエレクトリック、ロックウェル・オートメーション、そしてB&Rの親会社ABBです。

初めての製品

OPC UAのパブリッシュ/サブスクライブメカニズムの基本仕様と、TSNの必須サブ標準はすでに完成しています。これらには、時刻同期のための規格IEEE802.1ASと、ネットワーク上のデータに対し保証された送信時間の規格IEEE802.1qbvが含まれます。OPC UA over TSNを備えた最初の機能デバイスが、SPS IPC Drives 2018展示会で発表されました。2019年には、オープンでリアルタイム対応の通信ソリューションを使用した、通信の包括的なポートフォリオを立ち上げたメーカーの1つに、B&Rが入っています。 そのポートフォリオには、X20 PLC、バス・コントローラ、産業用PC 、パネル PC 、TSNマシン・スイッチが含まれます。

将来的に、新しいマシンには順次OPC UA over TSNが搭載される予定です。これにより、機械メーカやオペレータは、接続された製造システムや産業用IoTソリューションをより簡単にに実装できるようになります。それまでの間、POWERLINKとOPC UA間のコンパニオン仕様はスムーズな移行を提供し、既存のマシンや設備を新しいネットワークに簡単に組み込むことができるようになります。

2019年には、オープンでリアルタイム対応の通信ソリューションを使用した、通信の包括的なポートフォリオを立ち上げたメーカーの1つに、B&Rが入っています。

OPC UA over TSN – すべての始まり

  • 2016年9月: ネットワークのスペシャリストTTTechおよび自動化スペシャリストB&Rの呼びかけでOPC UA TSNイニシアチブを設立。関係する企業は後に「シェイパー」として知られるようになる
  • 2017年4月: Belden/Hirschmannとフェニックスコンタクトがシェイパーに参加
  • 2017年11月: ピルツ、ヒルシャ―とワゴがシェイパーに参加
  • 2018年4月: ロックウェル・オートメーションがシェイパーに参加したことを発表
  • 2018年11月: OPCファウンデーションは、OPC UA over TSNでのフィールドレベル通信への拡大を発表
  • 2018年11月: ABB、ヒルシャ―とロックウェル・オートメーションがOPCファウンデーションのボードメンバーに加わる
  • 2018年11月: OPC UA over TSNフィールドレベル通信の運営委員会を導入: ABB、Beckhoff、Bosch-Rexroth、B&R、シスコシステムズ、ヒルシャ―、Hirschmann、ファーウェイ、インテル、Kalycito、KUKA、三菱電機、モレックス、オムロン、フェニックスコンタクト、ピルツ、ロックウェル・オートメーション、シュナイダーエレクトリック、シーメンス、TTTech、ワゴ、 横河電機(敬称略)
  • 2018年11月: OPC UA over TSNを備えた最初の機能デバイスがSPS IPC Drives 2018で発表される
  • 2019年11月: B&Rは、OPC UA over TSN通信をサポートする幅広い製品ポートフォリオを発表。そのポートフォリオには、X20 PLC、バス・コントローラ、産業用PC 、パネル PC 、TSNマシン・スイッチが含まれる

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