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对付工业物联网在未来制造业成长中的职位地方已经成为财产毋庸置疑的共识。大年夜量的投入正在这一潜力伟大年夜的领域进行着,然而,今朝为止很多尚停顿于外面。在终端客户的需求刺激下,自动化厂商明白所碰到的IIOT第一道槛:基于开放标准的无缝集成。光阴敏感型收集(TSN)与OPC UA的交融供给了高精度确定的机械、节制器、I/O的造访—并且无需斟酌底层是谁家的设备。

OPC UA TSN满意本日制造业利用所需的所有通信需求

作为一个开放的协议,OPC UA已经在工业领域获得广泛利用。险些所有的制造商都在他们的节制器或其它产品中供给了对OPC UA的支持。响应技巧在OPC 基金会统一和谐治理下由不合成员进行开拓并推广。机械与设备的操作者自此无需担心简单的通信技巧选择而被制造商所绑定的潜在风险。

经由过程标准化的系统连接,他们可以分享相同的造访技巧并可以聚焦于办理新的寻衅。以前,我们已经习气收集中有30到40个节点,而未来我们以致可以看到达到1000以致更多节点在利用中呈现。

持续增长的节点

寻衅在于探求若何治理持续增长的治理与节制的节点数量,对付这一寻衅,自动化厂商还必要经由过程差异化来为其客户供给附加值得到时机。是以,用于流水线繁杂收集大年夜量节点的设置与设置设置设备摆设摆设的软件也变得愈发紧张,这些对象也要能设计的无需繁杂的IT培训即可利用。

除了节点数量的高速增长,并且,数据量也将以指数增长,这使得传统的工业总线协议应对如斯大年夜量数据大水异常艰苦,这便是OPC UA允诺进行实质性改良的偏向。

信息,而非数据

OPC UA最大年夜的上风在于信息模型(传统的总线系统传输非布局化数据-没有如单位、数据从属关系、读写属性等信息),运行于节制器上的利用知道若何采纳众所周知的措施来解析这些数据,若何采纳工具字典的查询要领。

这种措施在机械自力运行的环境下显然没有什么问题,然则,跟着机械的数据被其它机械、SCADA系统以致在基于云技巧的ERP系统利用,这些数据传输将短缺语义信息,而仅仅长短布局化数字。

更少的差错

在以前,语义语境经由过程长的表格以致手写的表单传输,这一繁琐乏味的事情,并且常常是差错的泉源的措施徐徐被OPC 188金宝搏亚洲体育登陆UA所替代,使得实现便捷、高效的敏捷制造规划成为了可能。

经由过程它的信息模型,OPC UA不仅可以传输数据,而且传输的信息188金宝搏亚洲体育登陆可以被收集上任何节点精确解析,而无需进一步的解释。例如:我们有一个丈量温度为5摄氏度的传感器,按照传统的议,节制器将接管它作为一个整型数据类型,其值为“5”,即,在节制器上它仅被表示为数值而不包孕语义,节制器的利用仅有限的利用它。

OPC UA则采纳不合的措施,值“5”是与其语义内容一路供给的,摄氏度、高低限、事故也会被供给。

信息需求

因为OPC UA收集上的节点也可以查询这些信息,这使得它可以被更为广泛的要领来应用。假如你想天生一个ERP申报,ERP系统可以浏览收集来得到相关信息。一旦找到,这些信息可以被采集到一个数据库并在申报中浏览。以前这些数据必要采纳手动的要领传输,每个零丁值的语义信息都必要存储在ERP系统中。有了这样的静态布局,机械上的变量的变更也必要ERP系统中从新编程。

这个例子凸起显示了OPC UA简化了节制层到更高档别系统的通信,然而,我们碰到了新的障碍,当更高档的IT系统将查询发送到机械收集时(这里我们成为运营技巧或OT),收集负载弗成避免的增添了。

对付IT收集,毫秒级的延迟是可以吸收的,然则,对付高精度的制造历程而言,微秒级是需要的。这种环境下,毫秒级的延迟可能会使得机械关闭,低落产品品德,以致导致设备对人身的危害。这是为什么险些每个制造商都额外的将IT与OT系统进行自力运营掩护的缘故原由。IT收集短缺确定性和周期性数据报文传输能力-而在OT层面这又是必须的。

一个共享收集

IT收集遵照众所周知的“最大年夜努力传输”原则—这意味着数据包优先级和传输是按照只管即便快的要领。假如容量在随意率性节点越过负载,就会造成瓶颈—然而这在机械收集里是不容许发生的。直到现在在一些根基收集举措措施尚不能实现最大年夜努力和周期性数据传输。跟着TSN的呈现,这一问题可以被办理,TSN因此太网标准的延展,将用于办理通用数据与光阴严苛型数据在同一收集中的传输。

第一步对付设备收集切实着实定性数据传输而言是准时与低落时延,IEEE802.1AS-Rev标准被开拓用于实现这一目标。它描述了收集中所有节点建立统一收集时钟同步的机制。

下188金宝搏亚洲体育登陆一步为了保护确定性数据的优先级,这个由IEEE802.1 Qbv和Qba来完成—他们定义了收集交互必须运行在一种对确定命据进行有保障的光阴帧中,这意味着其它报文必须等待。

为了建立统一的收集设置设置设备摆设摆设,流量预留协议(IEEE802.1Qcc)供给设置设置设备摆设摆设的标准接口和机制。TLS之上的NETCOF作为一个设置设置设备摆设摆设协议。

再会-带宽问题

假如可以交融两种传输机制在一个收集,这就使得周期性数据传输和非光阴严苛型数据可以在同一物理层进行传输,因为今世产线收集越来越依附于千兆网甚或更高,这使得收集带宽瓶颈包括传统现场总线的,也包括百兆以188金宝搏亚洲体育登陆太网都可以被同时办理。

OPC UA和TSN的交融将成为新的工业自动化架构迈向舞台。这一全新设计的最值得关注的特点在于它打消了IT与OT收集的界限。这不仅使得新的工厂可以被完全连接,也意味着旧的工厂也可以同样被连接,经由过程B&R的Orange Box,大年夜量设备可以经由过程OPC UA被集成到临盆收集,而这对现有的机械无需进行任何改变。

贝加莱积极介入到OPC UA和TSN交融从实验探索到测试188金宝搏亚洲体育登陆以及产品开拓的各个阶段。贝加莱看到了OPC UA TSN为机械与设备运营领域的伟大年夜潜力,是以竭尽全力的推动该技巧在实际利用领域的成长。

贝加莱的OPC UA TSN的原型产品已经在测试床与其它IT、OT厂商的产品合营进行互操作测试-这是在IIC组织下进行的。到今朝为止,已经达到了异常优越的利用结果。此外,OPC UA会异常快能够供给针对高实时与低哆嗦的传输层。

OPC UA TSN将供给无缝垂直制造连接的规划

作者:贝加莱Open Automation技巧部经理Sebastian Sachse

关于贝加莱

贝加莱是一个总部位于奥地利并拥有遍布举世分支机构的立异驱动型自动化企业,2017年7月,贝加莱成为ABB集团的一个营业单元。作为举世工业自动化领域的引导者,贝加莱交融了前沿技巧与先辈的工程能力,为各个财产客户供给机械与工厂自动化、运动节制、HMI以及集成安然技巧的完备办理规划。经由过程工业物联网通信标准如OPC UA、POWERLINK和openSAFETY以及贝加莱强大年夜的Automation Studio软件开拓情况,贝加莱赓续从新定义自动化工程的未来。贝加莱维持持续的立异精神,为客户供给更为简化以及越过预期的工业自动化领域前沿技巧与规划。

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