OPC UA，TSN和經(jīng)典工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)將在未來發(fā)揮什么作用？

合作實現(xiàn)更大的普遍性

OPC UA通過其地址空間形成通用應用程序接口，而TSN則為標準以太網(wǎng)添加實時功能并實現(xiàn)千兆位數(shù)據(jù)速度。因此，通過發(fā)布/訂閱（發(fā)布/訂閱）模型將兩種技術(shù)結(jié)合起來是有意義的，但在工業(yè)4.0的背景下還存在工業(yè)通信的其他可能性。在這次采訪中，ADI公司的終端以太網(wǎng)技術(shù)組的系統(tǒng)應用工程師Volker Goller提供了一些背景信息。

問：OPC UA承擔哪些任務和功能，以及TSN在OPC中采用哪些任務和功能UA TSN系統(tǒng)？

A：為了闡明OPC UA的作用，我想引用OPC基金會副總裁Stefan Hoppe的話： “OPC UA不是協(xié)議;它是一個信息模型?！巴ㄟ^這種方式，他意味著OPC UA首先是一個信息模型。當然，還有一個用于連接客戶端和服務器的協(xié)議，但OPC UA的優(yōu)勢在于地址空間，這就是OPC UA的通用應用程序接口。 OPC UA的靈活性允許將現(xiàn)有用戶界面（工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議的配置文件）映射到OPC UA。因此，現(xiàn)在幾乎所有工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議中的配置文件都已經(jīng)在OPC UAaddress空間中表示，或者正在進行工作以實現(xiàn)此目的。 OPC UA尚未指定這些配置文件（I / O，驅(qū)動器，安全等），但這可能會改變。在工業(yè)4.0的框架下，OPC UA被視為alingua franca，對未來充滿希望。

相比之下，TSN是IEEE-802.1以太網(wǎng)的擴展，具有一系列全新的可能性，旨在實現(xiàn)使以太網(wǎng)更具確定性和實時性。由于未來許多制造商都會期待支持TSN的硬件，因此它也可以被視為實時通信的民主化。幾乎每個協(xié)議都可以獲得TSN的實時功能。

在此背景下，建立了一個發(fā)布/小組工作組，目的是在TSN的幫助下為OPC UA指定一個實時的傳輸協(xié)議。這將使OPC UA成為工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議的實時能力和潛在替代品。對于高于經(jīng)典PLC的水平，鑒于來自不同制造商的控制器能夠與OPC UA實時交互，這將是非常受歡迎的。 TSN還可以為OPC UA提供網(wǎng)絡中的保證帶寬，因此具有比當前可能更強的魯棒性。

但是，pub / sub不是將OPC UA與實時結(jié)合的唯一方式。正在努力開發(fā)用于DDS的OPC UA模型 - 一種廣泛的，經(jīng)過驗證的實時協(xié)議。這將使得能夠使用DDS / TSN操作分布式系統(tǒng)并使用OPC UA作為應用程序接口。

還有待觀察將會發(fā)生什么。

問：未來將為經(jīng)典工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)和現(xiàn)場總線留下哪些任務和功能？

A：經(jīng)典工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議不會消失。有些將繼續(xù)以不同的形式存在（作為OPCUA中的概況或概況系列），而其他形式將在未來基于TSN。經(jīng)典的現(xiàn)場總線將被以太網(wǎng)取代。

問：經(jīng)典的工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)可以在OPC UA TSN系統(tǒng)中實現(xiàn)哪些任務和功能在ProfileC級別上面的OPC UA TSN？

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A：要再次明確說明，TSN不會自動暗示OPCUA。它們是兩種完全獨立的技術(shù)。 OPC UA可以在控制器（控制器到控制器）的網(wǎng)絡中發(fā)揮主要作用。 Pub / subwith TSN在這里是有利的;如果它還可以在現(xiàn)場級別發(fā)揮作用還有待證明，因為OPC UA不是一個小堆棧，至少不是你想利用所有優(yōu)勢。

問：經(jīng)典工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)的用戶組織如何應對TSN挑戰(zhàn)？

答：我會說所有用戶組織都在回應到TSN的機會.TSN承諾提供更多的硬件選擇，特別是基礎設施組件，以及實現(xiàn)更高速度的方法 - 即1 Gbps和更高。最后，我們將看到Profinet ? TSN，以及EtherNet / IP ?而非TSN和OPC UA Pub / Sub。

Q ：TSN是否能夠?qū)崿F(xiàn)周期時間下降到31.25μs，未來甚至可能更低？

A：要獲得以下在100 Mbps的循環(huán)時間為250μs，已建立的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議將不得不對標準以太網(wǎng)進行重大修改。 IEEE沒有很好地針對非標準方法，例如總和幀協(xié)議，例如，EtherCAT ?甚至Sercos都是基于這些協(xié)議。這些擴展不可能納入TSN標準。

為了回答您的問題，TSN將達到IEEE定義的限制，250μs，100 Mbps - 至少與真正的并行操作一樣長承受TCP / IP應用程序必須工作。對于更短的周期時間，1 Gbps的道路是開放的。

問：如何解決安全主題或TSN如何解決？

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A：安全通常使用黑色通道原理。在實際通信協(xié)議之上定義了安全性。但是，通信信道的可靠性是安全計算的一個因素。 TSN不會比現(xiàn)在的系統(tǒng)更不可靠。

問：OPC UA協(xié)議也可以通過經(jīng)典的工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)傳輸，如TimeSlots或Tunneling。為什么它甚至需要TSN？

A：TSN為標準以太網(wǎng)增加了確定性實時。在許多情況下，不同的協(xié)議在同一條電纜中共存。 TSN在一根電纜中實現(xiàn)了實時和盡力而為的TCP / IP的并行存在。

問：TSN有什么優(yōu)勢，甚至還有OverClassic工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)？

A：TSN不是新的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。它是一種統(tǒng)一的擴展，可為標準以太網(wǎng)提供實時功能。已經(jīng)奠定了優(yōu)勢：硬件可用性，統(tǒng)一基礎架構(gòu)和獨立于速度的定義。

問：成本在這里扮演什么角色？

A：可擴展，標準化的硬件和基礎設施承諾降低成本和統(tǒng)一技術(shù)。

問：實現(xiàn)1 Gbps及更高數(shù)據(jù)速率的愿望有多大發(fā)揮作用？

A：1 Gbps（及以上）是當今網(wǎng)絡的邏輯進展。威利特取代100 Mbps？并非如此，但1 Gbps允許新應用，并且可以克服當今數(shù)據(jù)密集型應用程序出現(xiàn)的性能瓶頸。

TSN不是新的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，而是一個統(tǒng)一的擴展，增加了實時功能標準以太網(wǎng)。

采訪由德國Markt＆amp; Technik的Andreas Knoll進行。

您可以在這里找到原始的德語版本。