Интеграция всех связей с уровня ERP до полевого уровня является основным требованием к современным наиболее продвинутым системам производства. Чтобы разрушить барьер между сферами IT и автоматизации производства, владельцы оборудования всё чаще обращаются к стандарту OPC UA. Однако, когда дело доходит до сложных процессов, требующих режима реального времени, OPC UA накладывает ряд ограничений. Но вскоре это может измениться благодаря чувствительной ко времени сети TSN (Time Sensitive Networking)
По мере того, как усложняются задачи, решаемые промышленной автоматизацией, продолжает развиваться тенденция децентрализованной архитектуры управления. Такой подход дает толчок к распространению индивидуальной, гибкой и модульной технологии автоматизации, такой как интеллектуальные периферийные устройства, подключенные через промышленный Ethernet. К примеру, все чаще индивидуальные подсистемы и модули оснащают собственными контроллерами и объединяют в машину.
Связь имеет решающее значение
"Эффективная связь между индивидуальными компонентами является решающим фактором в производительности такого рода решений", - объясняет Штефан Шонеггер, директор по маркетингу компании B&R. "Для производителей машин и оборудования очень важно, чтобы их возможность реализации заданных процессов не была ограничена решениями, принадлежащими одной компании". От полевого уровня до ERP-системы - открытый стандарт OPC UA является идеальным протоколом связи.
На данный момент OPC UA был внедрен всеми крупными производителями систем управления. Данный стандарт гарантирует что машины, имеющие контроллеры разных производителей, легко координируются внутри системы. Сам по себе протокол так же не зависит от платформы, и коммуникационный стек может быть перенесен на любую операционную систему или встроенное аппаратное обеспечение. "OPC UA является единственным протоколом, который эффективно сочетает в себе все эти преимущества", - говорит Шонеггер.
Реально время для максимальной производительности
Пока машины на предприятии будут продолжать работать как относительно автономные единицы - отправляя и принимая изолированные диагностические данные и команды, - OPC UA будет продолжать оставаться идеальным выбором для М2М (межмашинной)коммуникации. "Предприятие будущего будет выглядеть несколько иначе", - говорит Шонеггер. "Машинам, роботам и конвейерным лентам нужно будет общаться друг с другом в режиме реального времени, чтобы максимально увеличить производительность".
"Конечно же будет технически осуществимо добавить способность работы в реальном времени в сам OPC UA, но это потребует значительных усилий и всё равно будет иметь недостатки", - добавляет Шонеггер. Именно поэтому большая группа производителей оборудования для автоматизации и роботов объединили усилия для работы в другом направлении. Их целью является использование протоколом OPC UA чувствительной ко времени сети (TSN) - расширения Ethernet-стандарта IEEE 802.1, который сейчас разрабатывается.
Автомобильная промышленность подгоняет разработку TSN
Чувствительная ко времени сеть TSN (Time Sensitive Networking) является набором расширений, находящихся в разработке, которые затем будут включены в стандарт IEEE 802.1. Цель - передача данных в режиме реального времени по Ethernet. "Огромным преимуществом стандарта TSN является то, что за ним стоит автомобильная промышленность. Это значит, что необходимые полупроводники станут доступны быстро и по относительно невысокой цене", - объясняет Шонеггер.
За последние несколько лет количество данных, обрабатываемых автомобилями, резко возросло. Традиционным шинным системам едва хватает полосы пропускания, чтобы справляться с этим", - говорит Шонеггер. Первым шагом для автомобильной промышленности было внедрение стандарта 802.1 AVB (Audio Video Bridging), которые позволяет синхронизировать и устанавливать приоритеты потоковой передачи аудио и видео файлов. Это позволяет транслировать изображения с камер заднего вида через Ethernet.
С целью применения в новых отраслях и расширения спектра приложений, рабочая группа AVB инициировала создание TSN. Автомобильной промышленности так же хотелось бы обрабатывать через Ethernet все задачи и приложения управления, требующие функциональной безопасности. Чтобы добиться этого, потребуются цикл в режиме реального времени и детерминированное поведение сети. "Это те же требования, с которыми мы сталкиваемся при автоматизации производственных линий", - говорит Шонеггер. Поэтому мы и другие поставщики оборудования для автоматизации приняли решение дать OPC UA возможность работы в режиме реального времени с помощью TSN.
IT объединяется с автоматизацией
"Благодаря OPC UA TSN мы строим мост между миром IT на базе IP и протоколами жесткого реального времени, таких как POWERLINK", - говорит Шенеггер. OPC UA TSN является идеальным решением для всех приложений в области автоматизации производства. Благодаря миллисекундной синхронизации, оно предлагает достаточную точность для таких приложений как синхронизация движений, внедрение системы SCADA, базовые управляющие задачи или даже управление конвейерной лентой и интеграция систем ввода/вывода.
За счёт расширения OPC UA до уровня линейной автоматизации, в ближайшие годы будут происходить значительные изменения в структуре машин и оборудования. "Традиционные системы полевых шин на уровне предприятия уже будут не нужны", - говорит Шонеггер. Сочетание OPC UA TSN и POWERLINK позволит охватить весь спектр связей, существующих в промышленном производстве.
OPC UA и POWERLINK являются протоколами, основанными целиком на программном обеспечении, и их стеки находятся в свободном доступе и могут переноситься на любую платформу. "Сочетание OPC UA и POWERLINK обеспечивает максимальную свободу при проектировании машин и систем", - говорит Шонеггер. Какой производитель указан на контроллере не имеет значения.
"Сочетание OPC UA TSN и POWERLINK позволит охватить весь спектр связей, существующих в промышленном производстве". Штефан Шонеггер, Директор по Маркетингу компании B&R