Новая эра на фабрике: OPC UA и TSN покоряют цеха

01.10.2018

Новая эра на фабрике: OPC UA и TSN покоряют цеха

В обозримом будущем полевые шины не исчезнут из промышленной автоматизации, однако стандарт Ethernet для скоростных сетей (TSN) совместно с независимым стандартом совместимости платформы OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) готовы предложить новые пути продвижения вперед.

Стандартная сетевая карта Kontron содержит интегрированный чип для резервных сетей с портами Ethernet на 2 или 4 Гб. Он отвечает всем требованиям стандарта IEEE 802.1 и особенно актуален для тяжелой промышленности.

В процессе анализа производственных процессов оцифровки (подразумеваются Промышленность 4.0 и Промышленный интернет вещей (IIoT)), стало очевидным, что существующие различия между IТ (информационные технологии) и ОТ (операционные технологии) необходимо постепенно ликвидировать для обеспечения эффективности управления и снижения затрат будущей инфраструктуры. TSN играет важную роль в этом процессе, так как представляет собой расширение существующего стандарта Ethernet, приводящее к детерминированной передаче данных, обеспечивая слияние IТ и OT на транспортном уровне. Стандарт совместимости OPC UA обеспечивает плавную, безопасную и надежную передачу данных между устройствами разных производителей, что способствует объединению промышленных инфраструктур. С OPC UA безопасность, моделирование данных, масштабируемость и расширяемость достигают оптимального уровня.

Движущей силой этой тенденции является стремительный рост предложения оборудования IoT и таких технологий, как облачные вычисления. Но для их создания в сложных промышленных условиях необходимы соответствующие стандарты. Существует два стремительно развивающихся стандарта — это Open Platform Communications Unified Architecture (IEC62541 OPC UA) в сочетании с TSN (IEEE 802.1 TSN). TSN начинает заменять традиционные спецификации полевых шин и может в перспективе заменить их полностью. Для создания стандарта необходимо, чтобы производители и потребители совместно работали над подготовкой рынка. Крупные IТ-игроки, такие как Microsoft со своим сервисом Azure IoT Edge Cloud, становятся важными составляющими в пирамиде автоматизации. Именно поэтому Kontron решил использовать многие из своих встроенных ПК и рабочих станций для вычислений Fog и Edge. На данный момент уже используется более 20 продуктов и их количество постоянно растет. Что касается стандартов, то Kontron полностью поддерживает OPC UA и TSN.

Фонд OPC, разрабатывающий стандарт OPC UA, среди своих членов по состоянию на март 2018 года насчитывает более 590 известных компаний и организаций. К ним относятся не только производственные компании и поставщики, а также поставщики технологий. Стандарт имеет важное значение, поскольку обеспечивает независимое соединение полевых устройств с IT инфраструктурой на уровне устройств и операционных систем.  Для успешности стандарта Microsoft выпустила соответствующие спецификации с открытым исходным кодом. В отличие от предыдущей версии, работающей только на Windows, они поддерживают все распространенные операционные системы.

TSN создает конвергентные сети на основе Ethernet, которые передают детерминированные и синхронизированные по времени  IT-данные что крайне важно при реал-тайм контроле управления машинами и процессами. Спецификации IEEE 802.1 TSN, такие как хронометраж и синхронизация, график движения, плавное дублирование, конфигурация сети и другие, дают гарантию, что при необходимости данные будут своевременно и гарантировано доставлены. В промышленности Ethernet TSN может дополнить или, в перспективе, полностью заменить собственные полевые шины, обеспечивая плавную связь с IT-уровнем.

В конце ноября 2017 года компания Kontron представила первую версию контроллера сетевого интерфейса (NIC), позволяющего использовать TSN. Сетевая карта стандарта PCI Express и связанные с ней сетевые и коммутационные драйверы для Linux позволяют подключать промышленные компьютеры через резервную сеть TSN линейно, по цепи или в форме звезды. Сетевая карта Kontron TSN содержит интегрированный коммутатор для резервных сетей с двумя или четырьмя портами Gigabit Ethernet и подключается к главному компьютеру через PCI Express. Будущие расширения спецификаций TSN могут быть интегрированы с помощью обновлений программного обеспечения в FPGA. Сетевая карта TSN особенно подходит для тяжелой промышленности и может функционировать в температурных диапазонах от -40 до +85 градусов по Цельсию. Она позволяет использовать ПК Kontron Box, 19-дюймовые серверы и рабочие станции, а именно линейки продуктов KBОX C-серии, ZINC19” и HPW. Стартовый комплект TSN, представленный на всемирной торговой выставке в марте 2018 года, состоит из промышленного компьютера KBox C-102 для централизованного управления через встроенную сетевую карту TSN, включающую программное обеспечение.

Благодаря сетевой карте и поддержке Microsoft Azure Cloud, Kontron достаточно быстро продвигает TSN и стандарт OPC UA. Системный стартовый комплект TSN может иметь частную маркировку, позволяющую производителям машин, специалистам по автоматизации и системным интеграторам расширить свой портфель с помощью продуктов TSN под их собственным брендом. Это способствует интеграции сетей TSN.

Сегодня громоздкие интерфейсы между IT и OT зачастую становятся препятствием для инноваций. 59 % всех малых и средних предприятий считают, что высокая стоимость инноваций препятствует всестороннему использованию технологий Промышленности 4.0. Компании оценивают будущие перспективы: 72 % надеются на увеличение гибкости производства, 52 % ожидают быстрых перемен, а 47 % надеются повысить эффективность производства. Эти результаты получены согласно исследованию Ernst & Young, опубликованному в ноябре 2017 года.

Начинают исчезать жесткие границы между базовыми технологиями эксплуатации и информационными технологиями. Многие области полевого уровня, такие как управление машиной, не имеющей доступ к технологии TCP, приближаются к поворотному моменту. Kontron в сотрудничестве с S & T успешно поставляет не только соответствующее оборудование, а и такие интегрированные облачные решения, как Azure IoT Edge и другое программное обеспечение, услуги и консалтинг.

Статьи

10.10.2018

Миллионы производителей на самом деле сталкиваются со страхом банкротства, в случае, если они не произведут цифровые преобразования, но, к сожалению, это не так просто. (читать далее)

01.10.2018

В обозримом будущем полевые шины не исчезнут из промышленной автоматизации, однако стандарт Ethernet для скоростных сетей (TSN) совместно с независимым стандартом совместимости платформы OPC (читать далее)