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“OPC UA TSN将在工业物联网应用中取代常规现场总线系统”

OPC UA TSN中,贝加莱看到了针对当前和未来工业物联网应用统一通信标准的潜力。这就是为什么自动化专家正在努力开发和推广OPC UA与Ethernet TSN扩展和结合的发布者-订阅者模式。我们就OPC UA必须为工业机械制造商和运营商提供哪些优势,询问了贝加莱开放自动化事业部技术经理Sebastian Sachse。

Sebastian,为什么贝加莱如此投身于OPC UA?

Sebastian Sachse: 针对现代制造业所面临的最大挑战之一,OPC UA是应对之道。无论你称之为工业4.0、工业物联网还是智慧工厂 – 只有在生产线中的所有组件能够通过统一的网络进行通信时,我们为未来所设想的先进制造系统才能成为可能。

Sachse-Sebastian
Sebastian Sachse,技术经理 - 开放自动化,贝加莱

从各个传感器一直到ERP和DCS层,缩小IT与OT之间的距离是达到工业物联网应用所需透明度的唯一方式。

各种不同的网络、现场总线系统和通信协议已经可用 – 为什么还要增加一个呢?

Sachse: 恰恰是由于这一点。协议太多了。在一个典型的生产车间内,你拥有来自各种不同制造商的机器,每台机器都有各自的控制系统和现场总线或工业以太网。即使这些机器彼此独立运行,在调试和维护方面,你也需要花费更多时间和精力。

因此,如果你希望各个组件能够实现同步运行和通信……

Sachse: 正是。在过去这种情况下,实际上是不可能实现的。你需要聘请专业人员,花时间和金钱对无数网关和接口进行编程和维护。此外,一旦你需要实时范围内的响应时间 – 例如,将机器人与注塑机同步 – 那么你就别指望了。

周围有很多实时协议。为什么一定要使用OPC UA呢?

Sachse: 有很多原因。首先,OPC UA是一个完全独立且广泛认可的标准,可以将生产和IT的世界连接起来。它还能提供内置安全功能,确保数据得到安全、可靠的传输。然后还有一个非常关键的区别:OPC UA不仅可以传输数据,它还可以传输信息。

这是什么意思呢?

Sachse: 在OPC UA中,温度值不仅仅是一个简单的数字,它还包含一些信息,如相应的单位或设定值限制。这使它成为了在不同系统之间进行通信的理想选择,因为它消除了对定义如何解释值和变量的接口的需求。OPC UA还具有所谓的方法,允许机器和组件触发其它机器和组件中的某些功能。从而使互联工厂的实施变得非常容易。

但是,OPC UA并不提供实时能力。那么你们如何规划实时同步进程呢?

Sachse: 以目前的形式,OPC UA很快速 – 但是,在自动化方面,它既不确定,也不循环。然而,这即将改变。

OPC UA real time TSN2

如何改变呢?

Sachse: 通过两项正在开发的关键技术。首先,贝加莱等自动化公司正在致力于OPC UA的发布者-订阅者模式开发。其次,OPC UA将很快基于Ethernet TSN。

您将不得不更详细地解释这些术语。什么是发布者-订阅者模式?

OPC-UA-Pub-Sub-Publish-Subscribe
通过发布者-订阅者模式,服务器将其数据发送至网络(发布),然后每一个客户端都可以接收该数据(订阅)。

Sachse: ​​到目前为止,OPC UA已经使用了客户端/服务器机制,其中客户端请求信息并接收来自服务器的响应。使用这种方法,数据进行异步交换,当网络具有大量节点时就会遇到问题。相比之下,发布者-订阅者模式 – 或简称pub/sub – 能够实现一对多和多对多通信。它允许开发人员定义要交换数据的固定时间窗口。这就是OPC UA能够提供实时能力的关键所在。

那么,什么是TSN呢?

Sachse: TSN代表时间敏感网络。它是对IEEE 802.1以太网标准的扩展,包含各种实时功能。TSN允许时间敏感数据进行确定性传输,甚至跨广泛网络。因为汽车行业在推动TSN发展,所以所需的半导体元件可以非常迅速且比较经济地获取。

由于我们正在谈论的是两项新技术,因此我想OPC UA TSN距离现场应用还需要几年时间。

Sachse: 一点也不是。OPC UA发布/订阅规范即将完成。我们一直在使用发布/订阅测试原型,包括一个现场设备。我期望规范能够在年底前完成,不久之后会由众多制造商迅速实施。TSN的时间表看起来没有太大的不同。我们目前正在与工业互联网联盟的TSN试验台一起将技术向前推进,迄今为止,这些结果有理由使我们保持乐观:在某些方面,OPC UA TSN甚至超出了我们的预期。我想到明年年底,我们将会看到第一座工厂,其中OPC UA TSN已经完全取代控制层的传统现场总线 – 而所有通信,包括上至云端的通信在内,都将由OPC UA独家处理。

Ejemplo
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