集成从ERP层到现场层的所有通信是今天最先进的生产系统的基本要求。为了消除IT与自动化之间的壁垒，设备所有者正在越来越多地转向开放的OPC UA标准。然而，当谈及拥有实时性要求的复杂过程时，OPC UA仍有其局限性。不过得益于时间敏感网络（TSN），这种情况将会很快发生改变。
当通过工业自动化解决的任务其复杂性在日益增加时，分布式控制架构的趋势还在继续。由于智能外设通过工业以太网连接正在变得越来越普遍，因此这些方法有利于实现单独、灵活、拥有模块化结构的自动化技术。例如，拥有自己控制器的各子系统和模块组合在一起形成一台完整的机器正在变得越来越常见。
通信是关键
“各个组件之间的高效通信是提高这类解决方案生产率的决定性因素，”贝加莱市场部经理Stefan Schönegger解释道。“对于机械设备制造商而言，有能力实现特定工艺而不受限于专有解决方案至关重要。”从现场层到ERP系统，开放的OPC UA标准都是理想的通信协议。
OPC UA现在已经被所有主流控制系统厂商所使用。该标准确保了拥有不同制造商生产的控制器的机器可以在一个系统中轻松实现协同工作。协议本身也是跨平台的，而且协议栈可以被移植到任意操作系统或嵌入式硬件中。“OPC UA是唯一能够将所有这些优势有效结合起来的协议，”Schönegger说道。
实时性有利于效率提升
只要工厂中的机器还在继续用作相对独立的单元 – 发送和接收单独的诊断数据和命令 – OPC UA将继续成为M2M通信的最佳选择。“虽然未来的工厂会看上去完全不同，”Schönegger说道。“但是，机器、机器人和传送带将会实现实时通信以最大限度地提高生产率。”
“将实时能力赋予OPC UA本身在技术上肯定是可行的，但这样做会涉及到相当大的努力，并且仍然会存在弊端，”Schönegger补充道。这就是为什么一大群自动化和机器人制造商在不同的方向上携手努力的原因。他们的目标是：让OPC UA利用TSN – 目前正在开发的IEEE 802.1以太网标准扩展。
汽车行业正在推动TSN发展
目前尚在发展中的时间敏感网络（TSN）以后将会被纳入IEEE 802.1标准。其目标是提供基于以太网的实时数据传输。“TSN标准的一个巨大优势是汽车行业在其背后推动。这意味着，我们可以非常快捷且相对经济地得到所需要的半导体组件，”Schönegger解释道。
在过去数年中，汽车内部传输的数据量增长迅猛。“传统的总线系统并不具备足够带宽来对其进行处理，”Schönegger说道。汽车行业的第一步是采用802.1 AVB（音视频桥接）标准，它能够实现音频和视频文件的同步、优先传送。这使得安装在后保险杠上的后视摄像机中的图像可以通过以太网进行传输。
为了达到增加新行业、拓宽应用领域的目标，AVB工作组成为TSN的发起人。汽车行业还要处理所有控制任务和应用，它们需要通过以太网实现功能安全。为了使其成为可能，他们将需要实时的循环时间和确定的网络动作。“这些要求与我们在自动化生产线中面临的要求完全一致，”Schönegger说道。这就是为什么我们和其他自动化供应商共同决定通过TSN赋予OPC UA实时能力的原因。
IT遇见自动化
“通过OPC UA TSN，我们正在基于IP的IT世界与满足硬实时要求的协议如POWERLINK之间架起一座桥梁，”Schönegger说道。OPC UA TSN是适用于工厂自动化所有应用的完美解决方案。凭借亚毫秒级同步，它可以为诸如产线同步、SCADA系统集成、基本控制任务亦或传送带操作和I/O集成这些应用提供足够的精度。
随着OPC UA在未来几年内延伸至产线自动化层面，机械设备的结构将会发生一些巨大的变化。“我们将不再需要传统的工厂级现场总线系统，”Schönegger说道。OPC UA TSN与POWERLINK的组合将覆盖工业生产中的全方位通信。
OPC UA和POWERLINK都是纯粹基于软件的协议，其协议栈可免费获得，并能移植到任意平台中。“在对机器和系统进行工程设计时，OPC UA和POWERLINK的组合可以提供最大自由，”Schönegger说道。控制器上印着哪家公司的名字就会变得无关紧要。
“OPC UA TSN与POWERLINK的组合将覆盖工业生产中的全方位通信。”Stefan Schönegger，市场部经理，贝加莱