Нова ера на фабриці: OPC UA та TSN підкорюють цех

01.10.2018

Нова ера на фабриці: OPC UA та TSN підкорюють цех

У доступному для огляду майбутньому польові шини не зникнуть з промислової автоматизації, однак стандарт Ethernet для швидкісних мереж (TSN) спільно з незалежним стандартом сумісності платформи OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) готові запропонувати нові шляхи просування вперед.

Стандартна мережева карта Kontron містить інтегрований чіп для резервних мереж з портами Ethernet на 2 або 4 Гб. Він відповідає всім вимогам стандарту IEEE 802.1 і особливо актуальний для важкої промисловості.

У процесі аналізу виробничих процесів оцифровки (маються на увазі Промисловість 4.0 і Промисловий інтернет речей (IIoT)), стало очевидним, що існуючі відмінності між IТ (інформаційні технології) і ОТ (операційні технології) необхідно поступово ліквідувати для забезпечення ефективності управління і зниження витрат майбутньої інфраструктури. TSN відіграє важливу роль в цьому процесі, тому що являє собою розширення існуючого стандарту Ethernet, що приводить до детермінованої передачі даних, забезпечуючи злиття IТ і OT на транспортному рівні. Стандарт сумісності OPC UA забезпечує плавну, безпечну і надійну передачу інформації між пристроями різних виробників, що сприяє зближенню промислових інфраструктур. З OPC UA безпека, моделювання даних, масштабованість і розширюваність досягають оптимального рівня.

Рушійною силою цієї тенденції є стрімке стрімке зромстання пропозиції обладнання IoT і таких технологій, як хмарні обчислення. Але для їх створення в складних промислових умовах необхідні відповідні стандарти. Існує два стандарта, що стрімко розвиваються, – це Open Platform Communications Unified Architecture (IEC62541 OPC UA) в поєднанні з TSN (IEEE 802.1 TSN). TSN починає замінювати традиційні специфікації польових шин і може в перспективі замінити їх повністю. Для створення стандарту необхідно, щоб виробники і споживачі спільно працювали над підготовкою ринку. Великі ІТ-фахівці, такі як Microsoft зі своїм сервісом Azure IoT Edge Cloud, стають важливими складовими в піраміді автоматизації. Саме тому Kontron вирішив використовувати багато зі своїх вбудованих ПК і робочих станцій для обчислень Fog і Edge. На даний момент вже використовується понад 20 продуктів та їх кількість постійно зростає. Що стосується стандартів, то Kontron повністю підтримує OPC UA та TSN.

Фонд OPC, який розробляє стандарт OPC UA, серед своїх членів за станом на березень 2018 року нараховує понад 590 відомих компаній і організацій. До них відносяться не тільки виробничі компанії і постачальники, а також постачальники технологій. Стандарт має важливе значення, оскільки забезпечує незалежне з’єднання польових пристроїв з IT інфраструктурою на рівні пристроїв і операційних систем. Для успішності стандарту Microsoft випустила відповідні специфікації з відкритим вихідним кодом. На відміну від попередньої версії, що працює тільки на Windows, вони підтримують всі поширені операційні системи.

TSN створює конвергентні мережі на основі Ethernet, які передають детерміновані і синхронізовані за часом IT-дані, що вкрай важливо при реал-тайм контролі управління машинами і процесами. Специфікації IEEE 802.1 TSN, такі як хронометраж і синхронізація, графік руху, плавне дублювання, конфігурація мережі та інші, дають гарантію, що при необхідності дані будуть своєчасноі гарантовано доставлені.  У промисловості Ethernet TSN може доповнити або, в перспективі, повністю замінити власні польові шини, забезпечуючи плавний зв’язок із IT-рівнем.

Наприкінці листопада 2017 року компанія Kontron представила першу версію контролера мережевого інтерфейсу (NIC), який дозволяє використовувати TSN. Мережева карта стандарту PCI Express і пов’язані з нею мережеві і комутаційні драйвери для Linux дозволяють підключати промислові комп’ютери через резервну мережу TSN лінійно, по ланцюгу або у формі зірки. Мережева карта Kontron TSN містить інтегрований комутатор для резервних мереж з двома або чотирма портами Gigabit Ethernet і підключається до головного комп’ютера через PCI Express. Майбутні розширення специфікацій TSN можуть бути інтегровані за допомогою оновлень програмного забезпечення в FPGA. Мережева карта TSN особливо підходить для важкої промисловості і може функціонувати в температурних діапазонах від -40 до +85 градусів за Цельсієм. Вона дозволяє використовувати ПК Kontron Box, 19-дюймові сервери і робочі станції, а саме лінійки продуктів KBX C, ZINC19 і HPW. Стартовий комплект TSN, представлений на всесвітній торговельній виставці в березні 2018 року, складається з промислового комп’ютера KBox C-102 для централізованого управління через вбудовану мережеву карту TSN, що включає програмне забезпечення.

Завдяки мережевій карті та підтримці Microsoft Azure Cloud, Kontron досить швидко просуває TSN і стандарт OPC UA. Системний стартовий комплект TSN може мати приватне маркування, що дозволяє виробникам машин, фахівцям з автоматизації та системним інтеграторам розширити свій портфель за допомогою продуктів TSN під їх власним брендом. Це сприяє інтеграції мереж TSN.

Сьогодні громіздкі інтерфейси між IT і OT часто стають перешкодою для інновацій. 59% всіх малих і середніх підприємств вважають, що висока вартість інновацій перешкоджає всебічному використанню технологій Промисловості 4.0. Компанії оцінюють майбутні перспективи: 72% сподіваються на збільшення гнучкості виробництва, 52% очікують швидких змін, а 47% сподіваються підвищити ефективність виробництва. Ці результати отримані згідно з дослідженням Ernest & Young, опублікованому в листопаді 2017 року.

Починають зникати жорсткі межі між базовими технологіями експлуатації та інформаційними технологіями. Багато областей польового рівня, такі як управління машиною, що не мають доступ до технології TCP, наближаються до поворотного моменту. Kontron у співпраці з S & T успішно постачає не тільки відповідне обладнання, а й такі інтегровані хмарні рішення, як Azure IoT Edge та інше програмне забезпечення, послуги й консалтинг.

 

Статьи

10.10.2018

Мільйони виробників насправді стикаються зі страхом банкрутства, в разі того, якщо вони не проведуть цифрові перетворення, але, на жаль, це не так просто. Якщо (читать далее)

01.10.2018

У доступному для огляду майбутньому польові шини не зникнуть з промислової автоматизації, однак стандарт Ethernet для швидкісних мереж (TSN) спільно з незалежним стандартом сумісності (читать далее)