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则为标准以太网添加实时功能并实现千兆位数据速度。因此,通过发布/订阅(发布/订阅)模型将两种技术结合起来是有意义的,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公司的终端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中采用哪些任务和功能ua tsn系统?
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;它是一个信息模型。“通过这种方式,他意味着opc ua首先是一个信息模型。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opc ua的通用应用程序接口。 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,现在几乎所有工业以太网协议中的配置文件都已经在opc uaaddress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,opc ua被视为alingua franca,对未来充满希望。
相比之下,tsn是ieee-802.1以太网的扩展,具有一系列全新的可能性,旨在实现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获得tsn的实时功能。
在此背景下,建立了一个发布/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成为工业以太网协议的实时能力和潜在替代品。对于高于经典plc的水平,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不是将opc ua与实时结合的唯一方式。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:未来将为经典工业以太网系统和现场总线留下哪些任务和功能?
a:经典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opcua中的概况或概况系列),而其他形式将在未来基于tsn。经典的现场总线将被以太网取代。
问:经典的工业以太网系统可以在opc ua tsn系统中实现哪些任务和功能在profilec级别上面的opc ua tsn?
a:要再次明确说明,tsn不会自动暗示opcua。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)的网络中发挥主要作用。 pub / subwith tsn在这里是有利的;如果它还可以在现场级别发挥作用还有待证明,因为opc ua不是一个小堆栈,至少不是你想利用所有优势。
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到tsn的机会.tsn承诺提供更多的硬件选择,特别是基础设施组件,以及实现更高速度的方法 - 即1 gbps和更高。最后,我们将看到profinet ® tsn,以及ethernet / ip ®而非tsn和opc ua pub / sub。
q :tsn是否能够实现周期时间下降到31.25μs,未来甚至可能更低?
a:要获得以下在100 mbps的循环时间为250μs,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。 ieee没有很好地针对非标准方法,例如总和帧协议,例如,ethercat ®甚至sercos都是基于这些协议。这些扩展不可能纳入tsn标准。
为了回答您的问题,tsn将达到ieee定义的限制,250μs,100 mbps - 至少与真正的并行操作一样长承受tcp / ip应用程序必须工作。对于更短的周期时间,1 gbps的道路是开放的。
问:如何解决安全主题或tsn如何解决?
a:安全通常使用黑色通道原理。在实际通信协议之上定义了安全性。但是,通信信道的可靠性是安全计算的一个因素。 tsn不会比现在的系统更不可靠。
问:opc ua协议也可以通过经典的工业以太网系统传输,如timeslots或tunneling。为什么它甚至需要tsn?
a: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的并行存在。
问:tsn有什么优势,甚至还有overclassic工业以太网系统?
a:tsn不是新的工业以太网协议。它是一种统一的扩展,可为标准以太网提供实时功能。已经奠定了优势:硬件可用性,统一基础架构和独立于速度的定义。
问:成本在这里扮演什么角色?
a:可扩展,标准化的硬件和基础设施承诺降低成本和统一技术。
问:实现1 gbps及更高数据速率的愿望有多大发挥作用?
a:1 gbps(及以上)是当今网络的逻辑进展。威利特取代100 mbps?并非如此,但1 gbps允许新应用,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不是新的工业以太网协议,而是一个统一的扩展,增加了实时功能标准以太网。
采访由德国markt& technik的andreas knoll进行。
您可以在这里找到原始的德语版本。
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