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OPC UA TSN乃未来全互联架构“黑马”?听听NI、贝加莱、OPC基金会怎么说?

供稿:中国工控网 2018/1/12 16:10:53
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谈及OPC UA TSN,除了几个主流厂商对OPC UA TSN加以研究,国内只有少数人中的少数人读懂了这一趋势。新技术的推广,从曲高和寡到众人响应总有一个过程。令人欣喜的是,越来越多的工程师、专家、企业开始关注、思考这项新技术。

联手OPC UA,TSN将成工业通信领域最具价值“潜力股”

天下武功,唯快不破,这句话对于工业通信领域同样适用。特别是智能制造对于柔性生产的更高要求,以及跨平台、跨行业的应用需求越来越多,大型实时工业通信网络为运营者带来了严峻的挑战。

“OPC UA提供了一个封装信息模型的标准,让信息在不同的平台间实现畅通无阻的交换,让平台之间实现零成本零耗时的无缝对接。”OPC基金会中国区首席代表张誉说,截至目前,已有超过4200家供应商在1700多万个应用领域里生产了超过35000种不同类型的OPC产品,单在工程资源方面就节省了数十亿美元。

“TSN(Time Sensitive Network,时间敏感型网络)是一项从视频音频数据领域延伸到汽车领域,并进一步推广至工业领域的技术。”贝加莱(中国)市场经理宋华振说,TSN能够在制造业应用的原因是它解决了单一网络来解决复杂性问题,与OPC UA融合来实现整体的IT与OT融合;周期性数据与非周期性数据在同一网络中得到传输;平衡实时性与数据容量大负载传输需求。

以OSI(Open System Interconnection)的七层模型来解读,OSI包含应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层,OPC UA连通作用于会话层、表示层、应用层。TSN虽然只针对物理层和数据链路层,但它又包含交换机和路由表的功能,相当于其作用延伸至网络层和传输层。实际应用例如,机器用POWERLINK、open SAFETY,上面管理层用OPC UA+TSN。

(OSI七层模型,图片来源于网络)

“联手OPC UA,TSN将成工业通信领域最具价值‘潜力股’。”美国国家仪器有限公司市场工程师易曦露表示,对于TSN和OPC UA的结合,业界大多看好基于两者建立起的统一通道所带来的后续价值。如果说TSN解决的是底层的数据获得的问题,那么OPC UA解决的就是应用层语义解析的问题。而基于TSN和OPC UA建立的统一通道,不仅将彻底统一数据链路的服务标准,更将有可能打破传统工业的结构,压缩至扁平化。届时,在降低硬件成本的基础上,系统架构也将进一步简化,市场前景不可估量。

国际上有哪些组织正在研究OPC UA TSN?

相较于OPC UA的广泛认可与成熟应用,TSN目前正处于技术定型测试阶段,主要解决产品的互通性和稳定性。尽管如此,TSN在2017年中依旧发展迅速。

2017年11月举行的纽伦堡SPS展上,EPSG组织展出了OPC UA TSN的演示系统,针对200个I/O站,5个高清视频的数据刷新达到了100微秒。

 

(EPSG展出的OPC UA TSN演示系统)

据易曦露介绍,EtherCAT技术协会将TSN技术补充到EtherCAT,利用TSN帮助多个工业控制器通过以太网网络与多个不同的EtherCAT网段进行实时通讯。

Avnu联盟、工业互联网联盟(IIC)和OPC基金会宣布在TSN中引入OPC UA,并将与IT-OT行业领导者合作推动工业物联网和工业4.0应用的互操作性。

同时,OPC UA TSN Workgroup成员ABB、博世力士乐、贝加莱、思科、通用电气、库卡、美国国家仪器(NI)、派克汉尼汾、施耐德电气、SEW-EURODRIVE、TTTech正在联手推动OPC UA TSN作为工业控制器与云通信的统一解决方案,用于在工业控制器与云之间实现确定性和实时的点对点通信。基于这一开放、统一、基于标准和可互操作的工业物联网解决方案,将可让业界使用不同厂商的设备,并保持完全的互操作性。该组织还考虑将OPC UA TSN作为工业自动化和工业物联网连接的统一标准。

(主流厂商对于OPC UA TSN积极探索  图片来源于贝加莱)

此外,OPC UA TSN Workgroup成员还计划在下一代产品中支持OPC UA TSN。对此,工控小编特别咨询了几家代表企业。

在IIC与OPC UA基金会的支持下,NI与博世、英特尔、库卡机器人、施耐德电气等公司共同联手推动OPC UA TSN网络在工业控制与通信领域的应用,并合作开发了全球首个时间敏感网络(TSN)测试台。

产品方面,NI在多款控制器及最新产品中均提供对OPC UA和TSN标准的支持,并且采用基于LabVIEW的专用API,帮助工程师快速完成OPC UA TSN的图形化编程。贝加莱表示,支持OPC UA TSN产品目前处于测试阶段,目前OPC UA在其控制器中已经完全集成,而TSN预计会2018年有可用产品。ABB、思科也在积极准备当中,未来将和大家公布。

OPC UA TSN是中国企业换道超车的新机会

随着技术的进步发展,传统工业的金字塔架构在很大概率上会被OPC UA TSN直接打破,变成扁平化结构,不用再经过层层设备,从传感器端采集的数据通过TSN和OPC UA,不用再历经PLC控制器、SCADA系统、MES系统,就可以直接连入云端。

OPC UA TSN会对未来的制造业智能制造实现架构、分布式计算的推进、新的商业服务模式的演变起到推动作用。毕竟,过去IT想进入制造业会遇到各种垂直技术壁垒,而未来,在实现异构网络连接、语义互操作后,水平、垂直与端到端的集成将会成为现实。基于边缘计算架构、分布式业务组织、云端应用服务、人工智能,制造业将迈入真正的“互联网时代”,融合带来新机会。

而中国,由于互联网的部署已经达到了很高的水平,应用也使得网络、计算资源具有了经济性,IT与OT的融合一定会为中国制造业带来巨大的提升,中国制造将因此而真正实现超越,快速缩减与国际先进工业企业间的技术差距。(文/gongkong张丽莹)

审核编辑(刘婷)
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