OPC UA,TSN和经典工业以太网系统将在未来发挥什么作用?

合作实现更大的普遍性

OPC UA通过其地址空间形成通用应用程序接口,而TSN为标准以太网增加了实时功能,并实现了千兆位数据速度。因此,通过发布/订阅(发布/订阅)模型组合这两种技术是有意义的,但在工业4.0的背景下还存在工业通信的其他可能性。在这次采访中,ADI公司确定性以太网技术组的系统应用工程师Volker Goller提供了一些背景信息。

问:OPC UA承担哪些任务和功能以及TSN在OPC UA TSN系统中承担哪些任务和功能?


A:为了阐明OPC UA的作用,我想引用OPC基金会副总裁Stefan Hoppe的话:“OPC UA不是协议; 它是一种信息模型。“就此而言,他意味着OPC UA首先是一种信息模型。当然,还有一个用于连接客户端和服务器的协议,但OPC UA的优势在于地址空间,这就是使OPC UA成为通用应用程序接口的原因。OPC UA的灵活性允许将现有用户界面(工业以太网协议的配置文件)映射到OPC UA。因此,现在几乎工业以太网协议中的每个配置文件都已经在OPC UA地址空间中表示,或者正在进行工作以实现此目的。OPC UA尚未指定这些配置文件(I / O,驱动器,安全等),但这可能会改变。在工业4.0的框架下,
相比之下,TSN是IEEE-802.1以太网的扩展,具有一系列新的可能性,旨在使以太网更具确定性和实时性。由于未来许多制造商都会期待支持TSN的硬件,因此它也可以被视为实时通信的民主化。几乎每个协议都可以通过TSN获得实时功能。
在此背景下,成立了一个发布/小组工作组,目的是在TSN的帮助下为OPC UA指定一个实时的传输协议。这将使OPC UA具有实时功能,并成为工业以太网协议的潜在替代方案。对于高于经典PLC的级别,鉴于来自不同制造商的控制器能够与OPC UA实时交互,这将是非常受欢迎的。TSN还可以为OPC UA提供网络中的保证带宽,因此具有比当前可能更强的鲁棒性。
但是,pub / sub并不是将OPC UA与实时结合的唯一方法。正在努力开发用于DDS的OPC UA模型 - 一种广泛的,经过验证的实时协议。这将使得能够使用DDS / TSN操作分布式系统并使用OPC UA作为应用程序接口。
还有待观察将会发生什么。

问:未来的经典工业以太网系统和现场总线将面临哪些任务和功能?


答:经典的工业以太网协议不会消失。有些将继续以不同的形式存在(作为OPC UA中的配置文件或配置文件系列),其他将在未来基于TSN。经典现场总线将被以太网取代。

问:经典工业以太网系统可以在配置文件级别的OPC UA TSN上实现OPC UA TSN系统的哪些任务和功能?


答:再次明确说明,TSN不会自动暗示OPC UA。它们是两种完全独立的技术。OPC UA可以在控制器(控制器到控制器)的网络中发挥重要作用。具有TSN的发布/订阅在这里是有利的; 如果它还可以在现场级别发挥作用尚未得到证实,因为OPC UA不是一个小堆栈,至少不是如果你想利用所有的优势。

问:经典工业以太网系统的用户组织如何应对TSN挑战?


答:我会说所有用户组织都在回应TSN的机会。TSN承诺提供更多硬件选择,特别是基础设施组件,以及实现更高速度的方式 - 即1 Gbps或更高。最终,我们将看到的Profinet ® TSN,以及EtherNet / IP的® 在TSN和OPC UA的Pub / Sub。

问:TSN是否能够实现周期时间低至31.25μs,未来甚至可能更低?


答:为了在100 Mbps下低于250μs的周期时间,已建立的工业以太网协议将不得不对标准以太网进行重大修改。该IEEE不能很好地向设置非标准的方法,如在其上,例如,EtherCAT的总和帧协议® 乃至的Sercos为主。这些扩展不太可能纳入TSN标准。
在回答您的问题时,TSN将达到IEEE定义的限制,250μs,100 Mbps - 至少只要真正的并行操作与标准TCP / IP应用程序必须一致。对于更短的周期时间,通向1 Gbps的道路是开放的。

问:如何解决安全主题或TSN如何解决?


答:安全通常使用黑色通道原理。安全性定义在实际通信协议之上。然而,通信信道的可靠性是安全计算的一个因素。TSN的可靠性不会低于今天的系统。

问:OPC UA协议也可以通过传统的工业以太网系统传输,如时隙或隧道。为什么它甚至需要TSN呢?


答: TSN为标准以太网增加了确定性实时。在许多情况下,不同的协议在同一条电缆中共存。TSN在一根电缆中实现了实时和尽力而为的TCP / IP的强大并行存在。

问:TSN在经典工业以太网系统上有哪些优势?


答: TSN不是新的工业以太网协议。它是一种统一的扩展,可为标准以太网增加实时功能。优势已经奠定:硬件可用性,统一基础架构和速度无关的定义。

问:成本在这里扮演什么角色?


答:可扩展,标准化的硬件和基础设施承诺降低成本并提供统一的专有技术。

问:实施1 Gbps及更高数据速率的愿望到底有何意义?


答: 1 Gbps(及以上)是当今网络的逻辑进展。它会取代100 Mbps吗?并非如此,但1 Gbps允许新的应用程序,并且可以克服当今数据密集型应用程序出现的性能瓶颈。
TSN不是一种新的工业以太网协议,而是一种统一的扩展,可为标准以太网增加实时功能。

用户喜欢...

[原创] TI TIDA-00299EtherCAT从和多协议工业以太网参考设计

TI公司的TIDA-00299是基于工业通信处理器AMIC110的EtherCAT从(双端口)和多协议工业以太网参考设计,具有5V输入,具有软件可...


极其适合极端苛刻环境使用的光纤

数字化正在进军隧道钻探和采矿行业。此类环境的恶劣性令使用要求异常严苛刻。长距离和高带宽要求光缆(FOC)成...


工业以太网与现场总线技术详细解释

随着“工业4.0”战略的展开,计算机技术、通讯技术、IT技术的发展已经渗入到工控领域,其中最主要的表现就是工业现场总线技术和工业以太网技术。其中工业现场总线技术,特别是以太网...


赛灵思Spartan®-6 FPGA 工业以太网套件介绍

Spartan®-6 FPGA 工业以太网套件是一个全面的、用于实现连接功能、电机控制和嵌入式处理领域先进工业应用的快速原型创建与开发的设计环境。该套件包含支持多种实时工业以太网协议和早期...


TI Sitara AMIC110 SoC简化工业以太网通信

无论是工业4.0还是中国制造2025,在工业自动化领域都能看到SoC的身影。例如通过支持诸如EtherCAT,Profinet等协议是传统...


最新参考设计演示了安富利工业以太网套件的实时协议

安富利为 Spartan®-6 工业以太网套件提供了三款新的参考设计,这些设计将用于演示 Profinet 和 Powerlink 工业网络协议。这些设计不仅展示了使用安富利公司设计的工业以太网套件轻松实现这些...


意法半导体与Hilscherto合作提供可扩展的多协议工业以太网平台

意法半导体的STM32生态系统结合Hilscher的netX控制芯片的多协议灵活性,让研发高成本效益的尺寸紧凑的能够连接任何实...


智能交通系统为什么需要采用工业交换机

智能交通系统是采用信息技术,数据通信传输技术,电子传感技术,计算机技术以及控制技术集成运用于地面交通管...


工业以太网是智能工厂核心

随着物联网的不断发展,人工成本的不断上扬,企业对于生产线自动化应用要求也增多。而随着以太网作为工业网络不断地更新升级,各个公司也在加速工业自动化系统和企业应用之间的深化整...


未来智能工厂不可或缺的通信协议

工业物联网(IIOT)也就是工业4.0革命正在带来巨大影响,为了建设智能工厂,越来越多的设备连接并产生前所未有的数...


工信部大力支持智能制造 三条投资主线布局

工信部近期发布多项政策推动智能制造发展。招商证券分析师认为,智能制造有望成为未来十年中国资本市场的核心...


面向低时延工业以太网的Marvell PHY 产品

Marvell公司以太网PHY产品、连接、存储及基础设施业务部高级产品营销经理Kaushik Mittra Marvell 88E1510P/1512P/1510Q 系列PHY产品介绍 以太网在企业级市场中得到了广泛应用—我们对于它在办公环境中...


面向低时延工业以太网的Marvell PHY 产品

作者:Marvell公司以太网PHY产品、连接、存储及基础设施业务部高级产品营销经理Kaushik MittraMarvell 88E1510P/1512P/1510Q 系列...


白皮书:一种工业以太网通信协议

Industrial automation components There are four major components in industrial automation including PLC controllers, HMI panels, industrial drives and sensors. The PLC controller is the brain of an industrial automation system; it provides relay contr...


JetNet 7850G-2XG是19英寸48口千兆3层网管型工业以太网交换机

JetNet 7850G-2XG是19英寸48口千兆3层网管型以太网交换机,配有48个10/100/1000 Base-TX端口,包含2个1/10G SFP+端口,为高端口密度速度应用需求提供最大吞吐量。Korenix除了提供100-240VAC电源标准的 JetNe...


工业4.0 工业以太网是核心

工业以太网通信LSI,支持多种工业以太网协议及现场总线协 议:EtherCAT、 CC-Link IE Field、DeviceNet、 PROFINET(RT)、EtherNet/IP、 Modbus TCP)CANopen、CC-Link。许多不同的通信协议已成为工业以太网市场中的...