FREQUENTLY ASKED QUESTIONS ABOUT OPC UA over TSN

OPC UA over TSNは、すべての主要なオートメーション・サプライヤによってサポートされています major automation suppliers。現在および将来のすべての関連する産業ユースケースで、ベンダーに依存しない相互運用性を保証します。

OPC UA over TSNにより、設計現場での安全な設計のモジュラーマシンの概念と柔軟な生産アーキテクチャが可能になります。これらは、経済的なバッチサイズ1生産へ向け、ユーザーがマシンとプラントを合理化するのに役立ちます。さらに、製造プロセスへの確実な洞察を提供し、継続的なパフォーマンスの最適化と予測メンテナンスを実現します。マシンの操作を妨げることはありません。

OPC UA over TSNは100％オープンであり、格段に高速で安全です。イノベーション、OEEの最大化、TCOの削減、試運転とメンテナンスの効率化を実現できます。

今日の独自のフィールドバスシステムは、生データを使用して通信します - それは０と1だけです。対応するテーブルがないと、ネットワーク上のデバイスはそのデータを解釈する方法を知りません。そのため、産業用IoTで必要なシームレスな通信を実現できないのです。

OPC UAはその情報モデルを使用して、セマンティック記述で生データを補足します。これらは文脈と意味を与えるので、情報を受信するデバイスまたはヒトは、それ以上説明無しに正しく情報を解釈できます。

OPC UAは、いわゆるメソッドを提供し、アセットとの直接の対話を可能にします。マシンは互いに照会しあい、提供するサービス、インターフェース、および機能の種類を確認します。これにより、マシンはより効率的かつ自律的に対話できるのです。

OPC UA情報モデルの詳細とセマンティクスが必要な理由については、 OPC ファウンデーションのウェブサイトをご参照ください OPC Foundation website。

TSNの決定論により、マシン間のOPC UA通信が可能になり、マルチベンダーのプラントフロアをより適切に同期できるようになります。同じことが、マシン自体内のデバイスレベルの通信にも当てはまります。

OPC UAは、データを構造化する標準化された方法を提供し、あらゆる種類のアセットにセマンティクスを追加して、安全な方法で提供します。言わば、TSNはインフラであり、OPC UAが確定的な方法で走行する高速道路です。

OPC UA over TSNで提供する相互運用性がない場合、これらのマルチベンダー通信はハードコード化する必要があり、開発コストが膨大になり、柔軟性の向上が打ち消されてしまいます。さらに、OPC UA over TSNはマシンの操作を妨げることなく継続的な洞察を保証します。

私たちが相互運用無しでここまできたことは事実です。しかし、自動化を次のレベルに進め、迅速な情報交換、製造のデジタル化、スマートファクトリーと自律運用の台頭を実現するには、相互運用性が不可欠となります。

相互運用性により、速度、柔軟性、コスト効率が向上します。逆にこれが無いと、産業用IoTに必要な高度なデータ取得、分析、最適化を実装できません。

通信システムについて考えるためのフレームワークとして、OSI参照モデルは、それらをコネクタとケーブルからユーザーインターフェイスまでの7つの概念層に分割します。

ネットワークでシームレスな相互運用性を確保するには、これら7つのレイヤーすべてで相互運用性が必要です。OPC UAは、レイヤー5〜7で安全な情報の相互運用性を提供し、センサーからクラウドへの安全な垂直通信を可能にします。レイヤー3とレイヤー4の相互運用性は、共通のIT標準によって保証されています。レイヤー1はイーサネット標準でカバーされています。

パズルの最後のピースとして、Time Sensitive Networking（TSN）は、データリンク層であるレイヤー2に相互運用性をもたらします。これにより、OPC UAを使用して、前例のないパフォーマンスを備えた統合OT/ITネットワークでの正確なリアルタイムアプリケーションを実現できます。

OPC UA自体は、OPCファウンデーションによって開発および標準化されています。一方で、TSNはIEEE 802.1ワーキンググループが標準化を進めています。OPC UAをTSNおよび関連するアプリケーションプロファイルとともに実装するための凝集したオープンなアプローチを確保するために、OPCファウンデーションは新しいフィールド・レベル・コミュニケーションス・イニシアチブを開始しました。ワーキングイニシアチブのディレクター Peter Lutz は、イニシアチブと仕様の開発を率いて推進しています。director of the working initiative is Peter Lutz

このテクノロジーは、ベンダーに依存しないエンドツーエンドの相互運用性を、産業オートメーションのあらゆる分野で使用されるフィールドレベルのデバイスにもたらします。フィールドデバイスと製造現場を統合することで、世界的な産業用相互運用のスタンダードへ向けて、OPCファウンデーションの役割がさらに強固になるでしょう。OPCファウンデーションで現在行われている統合機能の標準化には、I/O、モーション、安全アプリケーションが含まれます。

OPCファウンデーションのフィールドレベルのコミュニケーションに関する運営委員会は、オートメーション業界の24の主要なテクノロジープロバイダで構成されています　24 leading technology providers ： ABB, Beckhoff, Bosch-Rexroth, B&R, シスコシステムズ, ヒルシャ―, Hirschmann, ファーウェイ, インテル, Kalycito, KUKA, 三菱電機, モレックス, オムロン, フェニックスコンタクト, ピルツ, ロックウェル・オートメーション, シュナイダーエレクトリック, シーメンス, TTTech, ワゴ, 横河電機 最近ではMoxaやMurr Elektronikの参加により、ますます多くの企業が賛同しています。

リアルタイム通信は、デバイスレベルの制御、モーション制御、マシンビジョン、マシンツーマシン（コントローラー間）制御などの産業オートメーション機能にとって重要な通信です。しかしながら、標準イーサネットは決定論的なネットワークとして設計されたことがないため、独自のフィールドバスシステムは、それぞれ決定論的な動作を実現する独自のメカニズムを実装していました。TSNは現在、IEEE 802イーサネットを拡張してリアルタイム通信を組み込み、産業オートメーションの要件を満たす統一された標準を提供しています。

また、TSNによってネットワークの統合が可能になり、同じネットワークで非決定的なIT通信と、機械制御や安全性などの決定的なOT通信の両方を管理することが可能です。将来、TSN標準は主流のイーサネットチップの標準機能になるでしょう。

詳細についてはウェブサイトをご覧ください　Wikipedia / IEEE

このテクノロジーは、10,000を超えるネットワークノードに対応でき、10メガビットから10ギガビット以上に拡張できます。B＆Rが実施したテストでは、合計10,000個のI/Oポイントを備えた200個のリモートI/Oバスカプラーのネットワークで、ジッタ：±100ナノ秒未満、サイクル時間：50マイクロ秒未満　という結果となりました。これは、OPC UA over TSNが「今日の最速のソリューションよりも18倍速い」という主張と一致しています。

このレベルのパフォーマンスにより、独自のフィールドバスネットワークが廃止され、OPC UA over TSNにより、高性能のモーションコントロールトラフィックと帯域幅を集中的に使用するITトラフィックが、干渉することなく1本のケーブルで可能になります。

OPC UA over TSN実装のトピックに関する詳細なwhite paperは、B&Rウェブサイトからダウンロードできます

OPC UAは、ITシステムと通信するように設計されています。OPC UA over TSNを使用すると、マシンの操作を妨げることなくOTネットワークとITネットワークを統合できます。これは、TSNと、ユーザーの認証と承認、暗号化、証明書の処理など、今日のIT部門に馴染みのあるOPC UAセキュリティメカニズムの使用のおかげです。

主なメリットは、オープン性、一貫したセマンティクス、セキュリティ、そしてパフォーマンスです。パフォーマンスの側面には、高帯域幅と保証されたリアルタイム通信が含まれます。

それ以外の場合、マシンビルダーはTSNを介してすべての主要なフィールドバスをサポートする必要がありますが、リアルタイムのフィールドレベルの通信のためのOPC UAとTSNメカニズムの組み合わせにより、センサーからクラウドまでのベンダーに依存しない単一のネットワークとプロトコルが提供されます。

たとえば、エンドユーザーは統合ネットワークの問題について、OPC UAを使用してMQTT経由でクラウドに接続する機能が必要になる場合があります。そのような時、クラウド、ERP、およびDCSプラットフォームはOPC UAコネクタをサポートし、通信を簡素化します。マシンのメーカーに関係なく、OPC UAコンパニオン仕様により、マシンは標準化されたセマンティクスを使用して、一貫した方法で自分自身を記述することができます。VDMAロボットコンパニオン仕様は、製造業者または場所に関係なく、すべてのロボット関連の情報と機能を統一的に提示できる標準化された情報モデルを提供します。

ARC Advisory Groupは、この事項に関する概要を公開しています informative brief

OPCファウンデーションには、OPC UAをサポートするメンバーの実績があります。これは、TSNを使用した決定論的通信のためのOPC UAを開発するために、OPCファウンデーションが参加サプライヤーによって選択された理由の1つでもあります。

この24社は共通のビジョンを共有し、フィールドレベル・コミュニケーション・イニシアチブの運営委員会に参加します。これは、センサーからクラウドへのシームレスなOPC UA通信のために、TSNを介したフィールドレベル通信用のOPC UAの拡張に専念しています。

そのビジョンをサポートする明確な立場により、24社すべてがOPC UA over TSNを備えたオートメーション製品を今後数年でリリースすることが期待されています。この巨大な勢いは、他のベンダーやインテグレータに、ユニファイドコミュニケーションソリューションの市場動向を追いかけ、コネクテッドインダストリアル・オートメーション・ソリューションの歴史上最大のエコシステムに貢献するようになるでしょう。

産業用ネットワークで一般的に使用されるトポロジは、ライン、スター、ツリー、リングなど、すべてサポートされています。TSNには、ケーブル冗長性、リングまたはメッシュトポロジを介して実装されるシームレスなリアルタイム冗長性のための標準メカニズムが含まれています。

サプライヤーの開発スイートは、構成を簡単かつ自動化するために必要なものすべてを提供します。サプライヤのツールを使用しないと選択した場合、必要な構成インターフェイスはオープンスタンダードであり、追加のサードパーティネットワークツールが利用可能です。

はいもちろんです。TSNは標準イーサネットの進化版ですから。TSNは、単に標準イーサネットにリアルタイム機能を強化するだけであり、このため同じネットワーク内に標準イーサネットデバイスとTSNデバイスを配置することができます。

標準イーサネットデバイスは、TSNネットワークに接続するためのインターフェイスやゲートウェイを必要としません。ただし、TSN対応デバイスのみがリアルタイムで通信できます。

はい、B＆RシステムのOPC UA over TSNデバイスでPOWERLINKと同期できます。

B＆Rは、製品と技術の長期的な可用性を確保する持続可能な製品戦略を常に守ってきました。これは、OPC UA over TSNが市場導入されても変わりません。B＆Rは、広範な製品ポートフォリオで、OPC UA over TSNと並行してPOWERLINKをサポートします。お客様は、ニーズに合わせて最適なコミュニケーション・ソリューションを選択できます。

TSN機能はすでにB＆Rの新しいオートメーションPCの大部分に組み込まれており、今後登場するすべての新しいPLCでサポートされます。TSNとイーサネットポートも同じです。

B&RとOPC UA over TSN

従来のフィールドバスプロトコルは共通のTSNネットワークを共有しますが、デバイスはOPC UAデバイスのように相互運用できません。なぜなら、これらのプロトコルには、OPC UAが提供するセマンティクスとメソッドもないのです。OPC UAにはセキュリティが組み込まれており、それはセンサーからクラウドへの通信の国際標準として認識されており、常に新しい開発が追加されています。

主な違いはシステムの相互運用性です。これがないと、1つのベンダーと1つの自動化ソリューションに縛られ、他のシステムと通信したり同期したりすることができなくなります。これは、マルチベンダープラントでは通信を保護し、状態監視、ラインバランシング、予測メンテナンス、マシン最適化、プラグアンドプロデュースの起動とメンテナンスなどの高度な機能を実装できないことを意味します。さらに、マシンビルダーとして、選択したベンダーが提供する革新のレベルに制限されることを意味しています。

最初の製品は2020年にサプライヤーによって発表され、順次利用可能になります。商品化計画の詳細については、各サプライヤーにお問い合わせください。

OPCファウンデーションのニュースレターを購読するか OPC foundation newsletter 、B＆R担当者にお問い合 わせください。OPCファウンデーションのPeter Lutzと直接連絡を取ることも可能です。

Peter Lutz, Field Level Communications Director
OPC Foundation
Peter.Lutz@OPCfoundation.org