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重磅|TSN+OPC UA智能制造测试床全球首发 TSN应用不再遥远!

作者:www.cechina.cn2018.05.08阅读 4137

  近日,工业互联网产业联盟(AII)、Avnu联盟、边缘计算产业联盟(ECC)、Fraunhofer FOKUS、华为、美国国家仪器(NI)、施耐德电气、贝加莱(B&R)等超过20家国际组织和业界知名厂商组成的“工业互联半壁江山”,在全球规模最大的工业展会——2018德国汉诺威工业博览会上,联合发布了包含六大工业互联场景的TSN(时间敏感网络,Time Sensitive Networking)+OPC UA智能制造测试床。


  TSN+OPC UA智能制造测试床联合发布


  破解工业互联的不实时&不统一
  测试床通过模拟丰富的真实智能制造场景,现场演示验证智能制造的关键技术点——TSN+OPC UA,该技术是预测性维护、数据分析、机器学习和人工智能等新技术的关键推动因素,可以帮助工业企业提升效率控制工程网版权所有,例如减少停机时间、提高设备综合效率和降低总体成本等。
  聚焦当前工业物联网发展现状,从互联角度而言:
  ●一方面,现有网络难以满足工业生产高安全、高实时和高可靠的需求;
  ●另一方面,由于缺乏统一的标准接口,普遍面临互通性差等困境,
  因此,以信息通信技术为支撑的网络体系成为工业物联网进阶发展的关键。而作为一组位于数据链路层的协议簇CONTROL ENGINEERING China版权所有,从底层架构中改变了以太网不确定性的TSN犹如“天降奇兵”:
  ●可达1Gbit/s的高带宽;
  ●无缝集成现有应用和标准IT网络的互操作性;
  ●μs级别的确定性传输时间以及ns级的节点间时间同步的低延迟/高同步性;
  ●高安全性等众多优势,都让TSN成为助力IIoT加速实时化演进的方法论。


  NI认为工业互联的不断深化让高带宽、实时性的工业现场信息交互成为关键


  2012年11月,IEEE 802.1任务组正式将AVB(以太网音视频桥接技术)更名为TSN,同时也确立了TSN的4大应用场景:专业音视频(ProAV),汽车控制领域,商用电子领域以及未来最广泛的应用:所有需要实时监控或实时反馈的工业领域。
  尽管目前TSN仍处于技术定型测试阶段,但近年来TSN确实发展迅速控制工程网版权所有,特别是2017年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应用互操作性的消息给业界带来不小震动。
  如果说专注产品互通性和稳定性的TSN解决的主要是底层数据获得的问题,提供了网络通信的高确定性和低时延;OPC UA解决的就是应用层语义解析的问题,它则提供了一个独立于平台的面向服务的体系架构,为整个企业的互操作性提供了必要的基础设施,真正实现了不同厂商、不同设备之间的交互。而基于两者建立起的统一通道,不仅将彻底统一数据链路的服务标准,更有可能打破传统工业的结构。因此,业界普遍认为TSN与OPC UA的融合将会为整个工业互联带来全新局面。
  由于智能制造对于柔性生产提出了更高要求,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。本次发布的测试床基于OPC UA标准,确保了在一个系统中,来自不同厂家的多种设备可以方便地进行协作;华为TSN交换机提供了高可靠性和超低时延的工业控制网络。TSN+OPC UA测试床融合了SDN(软件定义网络)技术,实现了根据精确时间进行优先级排序控制工程网版权所有,把实时和非实时数据进行统一传输,真正实现了机器、人、物联接的“一网到底”,打通工业互联网“最后一公里”。
  融合IT与OT,推动行业数字化转型
  在本次发布的智能制造测试床中,华为与多家厂商共同打造的六大工业互联场景分别是:
  ●与AII打造的电机预测性维护网络(TSN for Predictive Maintenance);
  ●与美国国家仪器打造的“马达同步”;
  ●与和利时打造的“赛车游戏”;
  ●与Linmot打造的“绘图运动控制”;
  ●与施耐德电气打造的“LED同步”;
  ●与贝加莱打造的“OPC UA Over TSN”。
  这六大场景验证了TSN网络在复杂环境情况下的高确定性和低时延性,保障工业场景下的严格同步运动控制。此外,思博伦通信的测试设备用于生成TSN和非TSN流量,以验证新的工业网络架构和服务带来的好处。
  NI(美国国家仪器)在此次发布会上展出了运动控制同步场景的演示方案。基于两台支持TSN功能的NI CompactRIO嵌入式控制器,NI提供了一套分布式运动控制系统的演示方案,结合测试床提供的高可靠性和超低时延TSN环网,展示了多个控制节点间高精度同步与实时通讯的应用场景,也再次验证了TSN网络在复杂环境下保障工业场景严格同步的高确定性和低时延性。


  NI Business & Technology Fellow, Rahman Jamal(右一)现场讲解NI TSN技术如何应用于整个TSN+OPC UA测试床。


  在这套分布式运动控制同步系统的演示方案中,2台NI CompactRIO组合构成Server-Client互联系统,分别连接至步进电机并对其实行运动控制。而基于TSN技术,两个控制节点间可以达到<1us的同步精度。
  在测试过程中,NI尝试在TSN环网中发送一系列干扰数据(如视频串流数据)时,系统仍能保持控制操作的准确性与同步性。“这意味着,基于TSN网络的流量调度功能,该系统能够有效协调OT与IT数据传输的优先级,保证控制信号传输的确定性和实时性。”


  联合华为,NI发布基于TSN技术的运动控制同步系统


  此次包含工业互联6大场景TSN+OPC UA测试床的联合发布,不仅是向最终实现工业现场信息交互更经济高效迈出关键一步,更将进一步推动行业数字化转型。


  Fraunhofer FOKUS的Alexander Willner 博士发表演讲


  欧洲最大的应用科学研究机构弗劳恩霍夫协会-开放通讯系统研究所(Fraunhofer FOKUS)的Alexander Willner博士表示:“自从可编程逻辑控制器(PLCs)问世以来,工业自动化流程得到了极大优化。OT(运营技术)与IT(信息与通信技术)之间的融合令人兴奋,将带来有趣的创新体验。OPC UA和TSN的结合,让工业领域得以实现实时信息交换和互操作。联合测试床中演示的场景展示了我们各自的技术优势,我们对数字网络的未来充满期待。”


  华为欧洲解决方案产品管理及营销总监罗济军博士发表演讲


  华为欧洲解决方案产品管理及营销总监罗济军博士说道:“未来工业领域将有数以百亿计的设备连接上网,传统工业以太网无法承受巨大的数据传输量,需要一种新的架构来满足高带宽、高速率和海量连接等方面诉求。未来华为将与业界更多的组织和厂商深入合作,共建工业互联网生态,推进TSN技术和标准的不断完善,真正实现TSN网络下的“全网通”,推动制造行业数字化转型。”
  在工业领域,OT与ICT的深度融合与创新,大大提升了制造流程的自动化水平,使得个性化定制成为可能,生产模式、供应链、服务等也旧貌换新颜。此次TSN+OPC UA智能制造测试床的推出,以小见大,让我们窥见了工业互联网美好的未来。
  TSN技术已经吸引全球越来越多的自动化厂商、ICT的关注和支持,小编特意注意到,对TSN一项保持低调的西门子公司,在本次汉诺威展上,西门子股份公司管理委员会成员何睿祺(Klaus Helmrich)也第一次对外宣布西门子将正式支持TSN。由此看来,随着这些国际巨头们的加入控制工程网版权所有,TSN离实际工业应用已不再遥远!

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