Предизвикателствата на съвременната индустриална автоматизация, Industry 4.0 и IIoT, изискват бърза, надеждна и стандартизирана комуникация в реално време.

Появяват се нови комуникационни решения за приложения в реално време – от полевия сензор до облака. TSN или Time-Sensitive Networking е най-обещаващия подход, който дава на конвенционалната ETHERNET мрежа нови възможности за предаване на данни в реално време – с честотна лента от няколко гигабита.

В комбинация с независимия от производителя комуникационен модел OPC UA, TSN позволява бърз, лесен и надежден обмен на информация в системи на различни производители.

Например полевите комуникационни стандарти EtherCAT® и CAN не са автоматично съвместими помежду си и възможността за обмен с широколентови IT мрежи изисква гейтуей. OPC UA с TSN променя играта и позволява неограничен обмен на данни навсякъде. Подобрява се и латентността и устойчивостта на индустриалните мрежи. Така възможностите за работа в реално време и високата пропускателна способност отговарят на бъдещите изисквания за индустриална комуникация, където разлики от микросекунди започват да имат все по-голямо значение.

Какво е TSN?
Бъдещето на индустриалните мрежи.

OPC UA през TSN открива нови перспективи за изключително гъвкава комуникация през индустриални мрежи, създавайки оптимални условия за бърз и надежден инженеринг на отделни системи – от полевите устройства до IT и SCADA приложения.

Докато индустриалните системи за управление трябва да комуникират помежду си в реално време, IT системите разчитат предимно на отворен достъп до данни. Ето защо обикновено мрежите са разделени. Сега това разделение може да бъде премахнато, за да се даде възможност за гъвкава и детерминирана производителност с помощта на дигитализацията.

TSN създава стандартизирана базова технология в рамките на IEEE 802.1 за гарантирано качество на услугата (QoS) и повишени изисквания в Ethernet. Това засяга само втория слой на OSI на комуникацията и няма ефект върху потребителския интерфейс.

TSN допълва съществуващите механизми на Ethernet в областта на качеството на услугата (QoS), включително резервиране на честотни ленти, синхронизация, ниска латенция и дори безпроблемно резервиране.

Приложенията подават сигнали за своите изисквания за комуникация в мрежата и им се гарантира исканото QoS от мрежата. Различните връзки се изпълняват в потоци, с гарантирана честотна лента, благодарение на разпределението на ресурсите в паметта на Ethernet суичовете.

По принцип всеки от тези потоци може да получи възможност за работа в реално време. С тези капсулирани потоци TSN също така дава възможност за едновременна работа на множество протоколи, способни да работят в реално време, в една мрежа (по един кабел). Това е коренно различно от днешните Ethernet-базирани протоколи в реално време, като например PROFINET или MODBUS TCP/IP, при които мрежата позволява само един протокол в реално време.

Така се постига конвергенция на мрежите – данните от различни приложения могат да се прехвърлят едновременно по един кабел. Например могат да се предават паралелно данни в реално време, като се използва OPC UA по TSN, облачни данни, базирани на MQTT, видео данни и други индустриални протоколи.

Изисква ли TSN специални Ethernet процесори и компоненти?

За TSN е необходим хардуерен Ethernet модул, съвместим с TSN.

Стандартните Ethernet модули в индустриалното оборудване не позволяват добавяне на TSN функционалност чрез софтуерен ъпдейт. Трябва да се използват нови продукти, снабдени с подобрен Ethernet модул, съвместим с TSN.

Всички големи производители са започнали да разработват или поне са обявили, че ще разработват хардуерни модули с TSN механизми.

Най-вероятно в скоро бъдеще „стандартният Ethernet модул“ ще поддържа и TSN.

Кои производители предлагат готови продукти за OPC UA с TSN?

Всички големи производители на PLC контолери предлагат или са в процес на разработка на продукти с TSN Ethernet модул – Siemens, ABB, Mitsubishi, WAGO …

TSN – заключение

От автомобилната индустрия и машиностроенето до хранително-вкусовата промишленост – TSN предлага решаващи предимства за индустриалното производство, включително запазени честотни ленти, механизми за QoS, ниска латентност на предаването и паралелно предаване на множество протоколи – включително в реално време.

Предимствата на TSN OPC UA:

• Осигурява високопроизводителна изохронна комуникация
• Позволява сценарии „ plug-and-produce“ чрез комбинация от детерминистична комуникация и информационно моделиране
• Една технология позволява независимост от производителя и широк спектър от приложения
• Напълно съвместим със съществуващия Ethernet стандарт