Perguntas Mais Frequentes sobre OPC UA overTSN

OPC UA over TSN é suportado por todos principais fornecedores de automação. Ele garante interoperabilidade independente de fornecedor para todos os casos de uso industrial relevantes, agora e no futuro.

O OPC UA over TSN permite conceitos de máquina modulares e arquiteturas de produção flexíveis no chão de fábrica. Isso ajudará os usuários a otimizar suas máquinas e instalações para uma produção econômica em tamanhos de lote unitários. Além disso, oferece uma visão segura dos processos de fabricação para otimizações contínuas de desempenho e manutenção preditiva - sem perturbar as operações das máquinas.

OPC UA over TSN é 100% aberto, significativamente mais rápido e seguro. Ele pode aumentar sua habilidade de inovação, maximizar seu OEE, baixar seu TCO e simplificar comissionamento e manutenção.

Nos dias de hoje, sistemas fieldbus proprietários se comunicam utilizando dados brutos- apenas zeros e uns. Sem as correspondentes tabelas, dispositivos da rede não sabem como interpretar os dados. Isso torna impossível alcançar o tipo de comunicação perfeita requerida na Internet das Coisas Industrial (IIoT).

Com seu modelo de informação, o OPC UA enriquece os dados brutos com descrições semânticas. Isso os dá contexto e significado, assim qualquer dispositivo ou pessoa que receba a informação pode interpretá-la corretamente sem mais explicações.

O OPC UA oferece os chamados métodos que permitem interação direta com os recursos. Máquinas podem consultar umas as outras para descobrir que tipo de serviços, interfaces e recursos elas provém - o que as permite interagir com mais eficiência e autonomia.

Para mais informações sobre modelo de informação do OPC UA e porque nós precisamos de semânticas, veja site da Fundação OPC.

O determinismo do TSN permite comunicação OPC UA máquina-à-máquina para uma melhor sincronia em um chão de fábrica com diversos fabricantes. O mesmo é verdadeiro para a comunicação no nível de dispositivos dentro das próprias máquinas.

OPC UA provém uma maneira padrão de estruturar dados. Ele adiciona semânticas para qualquer tipo de recurso e as provém de maneira segura. TSN é a infraestrutura, a rodovia em que o OPC UA avança de uma maneira deterministica.

Sem a interoperabilidade fornecida pelo OPC UA sobre o TSN, essas comunicações entre vários fornecedores teriam que ser codificadas - o que adicionaria exorbitantes custos de desenvolvimento e limitaria quaisquer ganhos de flexibilidade. Além disso, OPC UA over TSN garante uma visão contínua sem atrapalhar as operações das máquinas.

É verdade que chegamos tão longe sem isso. No entanto, para levar a automação para o próximo nível, com pronta troca de informações, digitalização da manufatura e o surgimento de fábricas inteligentes e operações autônomas - a interoperabilidade é um degrau fundamental.

A interoperabilidade traz velocidade, flexibilidade e economia de custo adicionais, sem as quais é impossível implementar a avançada aquisição, análise e otimização de dados necessária para a IoT Industrial.

Como uma estrutura para se pensar em sistemas de comunicação, o modelo de referência OSI os divide em sete camadas conceituais - desde conectores e cabos até a interface do usuário.

Para garantir interoperabilidade perfeita em uma rede, você precisa de interoperabilidade em todas as sete camadas. O OPC UA oferece interoperabilidade segura de informações nas camadas 5 à 7, permitindo comunicação vertical segura do sensor para a nuvem. Interoperabilidade nas camadas 3 e 4 é garantida por padrões comuns de TI. A camada 1 é tratada pelo padrão Ethernet.

Como a peça final do quebra-cabeça, a Rede de Comunicação Sensível ao Tempo (TSN) traz a interoperabilidade para a camada 2, a camada de enlace de dados. Isso torna possível utilizar o OPC UA para precisas aplicações em tempo real em redes convergentes de TO/TI, com desempenho sem precedentes.

O OPC UA propriamente é desenvolvido e padronizado pela Fundação OPC. Os padrões TSN são de responsabilidade do grupo de trabalho IEEE 802.1 Para garantir uma abordagem aberta e coesa da implementação do OPC UA, juntamente com o TSN e os perfis de aplicações associados, a OPC Foundation lançou a nova Iniciativa de Comunicações à Nível de Campo. A diretor da iniciativa de trabalho é Peter Lutz, é quem liderará e impulsionará o desenvolvimento da iniciativa e das especificações.

A tecnologia trará interoperabilidade de ponta-a-ponta, independente do fornecedor, em dispositivos de campo utilizados em todas as áreas da automação industrial. A integração de dispositivos de campo e o chão de fábrica solidificará ainda mais o papel da OPC Foundation como impulsionadora de um padrão mundial de interoperabilidade industrial. Os esforços de padronização para uma funcionalidade unificada, atualmente em andamento na OPC Foundation, incluem I/Os, motion e aplicações de segurança.

O comitê de direção da OPC Foundation para comunicações em nível de campo é constituído por 24 líderes no fornecimento de tecnologia da indústria de automação, incluindo ABB, Beckhoff, Bosch-Rexroth, B&R, Cisco, Hilscher, Hirschmann, Huawei, Intel, Kalycito, KUKA , Mitsubishi Electric, Molex, Omron, Phoenix Contact, Pilz, Rockwell Automation, Schneider Electric, Siemens, TTTech, Wago e Yokogawa. A todo tempo mais e mais empresas estão se juntando ao grupo, com os acréscimos recentes incluindo Moxa e Murr Elektronik.

A comunicação em tempo real é fundamental para os recursos de automação industrial, como controle no nível do dispositivo, controle de movimento, visão de máquina e controle de máquina para máquina (controlador para controlador). No entanto, a Ethernet padrão nunca foi projetada para ser uma rede determinística, deste modo cada sistema de fieldbus proprietário implementou seus próprios mecanismos para alcançar um comportamento determinístico. A TSN agora estende a Ethernet IEEE 802 para incluir comunicação em tempo real, fornecendo um padrão unificado que atende aos requisitos de automação industrial.

O TSN também permite a possibilidade de redes convergentes, permitindo que a mesma rede gerencie comunicações de TI não determinísticas e comunicações determinísticas de TO, como controle e segurança da máquina. No futuro, o padrão TSN será um recurso padrão dos chips Ethernet convencionais.

Para mais informações, veja Wikipedia e o Website da IEEE.

A tecnologia é capaz de endereçar mais de 10.000 nós de rede, escaláveis de 10 megabits a 10 gigabits e além. Testes realizados pela B&R atingiram tempos de ciclo abaixo de 50 microssegundos com uma variação inferior a ± 100 nanossegundos em uma rede com 200 acopladores de barramento remotos de I/O , totalizando 10.000 pontos de I/O. Isso é consistente com as alegações de que o OPC UA overTSN é "18 vezes mais rápido que a solução mais rápida de hoje".

Esse nível de performance torna redes fieldbus proprietárias obsoletas. O OPC UA over TSN permite tráfego de controle de movimento de alto desempenho e tráfego de TI com uso intenso de largura de banda em um único cabo, sem interferência entre eles.

Um detalhadoartigo técnicosobre o tópico OPC UA over TSN, pode ser baixado diretamento do site da B&R.

O OPC UA foi projetado para se comunicar com sistemas de TI. O OPC UA over TSN permitirá convergir redes TO e TI sem atrapalhar as operações da máquina. Isso se deve ao TSN e ao uso dos mecanismos de segurança do OPC UA conhecidos pelos departamentos de TI de hoje, incluindo autenticação e autorização de usuário, criptografia e manipulação de certificados.

As principais vantagens são abertura, semântica consistente, segurança e desempenho. Os aspectos de desempenho incluem ampla largura de banda e comunicação garantida em tempo real.

Enquanto um fabricante de máquinas precisaria suportar todos os principais barramentos de campo através do TSN, a combinação de OPC UA com mecanismos TSN, para comunicação em tempo real no nível de campo, fornece uma única rede e protocolo independentes de fornecedor, desde o sensor até a nuvem.

Um usuário final pode estar preocupado com redes convergentes, por exemplo, e necessita da capacidade de utilizar o OPC UA para conectar-se à nuvem através do MQTT. Plataformas em nuvem, ERP e DCS hoje suportam um conector OPC UA, simplificando a comunicação. Independentemente do fabricante de uma máquina, as especificações complementares do OPC UA permitem que as máquinas se descrevam de maneira consistente, com semântica padronizada. A especificação complementar para robótica VDMA, por exemplo, fornece um modelo de informações padronizado capaz de apresentar todas as informações e funcionalidades relacionadas ao robô, independentemente do fabricante ou localização, de maneira uniforme e consistente.

O ARC Advisory Group publicou um relatório informativo sobre o assunto.

A OPC Foundation tem um bom histórico de seus membros apoiando o OPC UA. Esta é uma das razões pelas quais a OPC Foundation foi escolhida pelos fornecedores participantes para desenvolver a OPC UA para comunicação determinística usando TSN.

Essas 24 empresas compartilham uma visão comum e participam de um comitê de direção da iniciativa de Comunicação à Nível de Campo, dedicada a estender o OPC UA para comunicação em nível de campo através de TSN, para uma comunicação perfeita do OPC UA do sensor para a nuvem.

Com sua posição clara em apoio a essa visão, pode-se esperar que todas as 24 empresas lançem produtos de automação com OPC UA over TSN nos próximos anos - o primeiro grupo deve chegar em 2020. Esse enorme impulso convencerá outros fornecedores e integradores a seguir a tendência do mercado de uma solução de comunicação unificada e contribuirá para o maior ecossistema de soluções conectadas de automação industrial da história.

As topologias comumente utilizadas em redes industriais são todas suportadas - incluindo linha, estrela, árvore e anel. O TSN inclui um mecanismo padrão para redundância perfeita em tempo real, implementada por meio de redundância de cabos, topologias de anel ou malha.

Os ambientes de desenvolvimento dos fornecedores irá fornecer todo o necessário para tornar a configuração simples e automatizada. Para aqueles que optarem por não utilizar as ferramentas dos fornecedores, as interfaces de configuração necessárias são padrões abertos e ferramentas de rede adicionais de terceiros estão disponíveis.

Sim, pois o TSN é uma evolução da Ethernet padrão. O TSN simplesmente aprimora a Ethernet padrão com recursos em tempo real, portanto é possível ter presentes na mesma rede dispositivos Ethernet padrão e dispositivos TSN.

Os dispositivos Ethernet padrão não precisariam de nenhuma interface ou gateway para se conectar a uma rede TSN. No entanto, apenas dispositivos compatíveis com TSN poderão se comunicar em tempo real.

Sim, será possível sincronizar os dispositivos POWERLINK e OPC UA over TSN em sistemas B&R.

A B&R sempre seguiu uma estratégia de produto sustentável, garantindo disponibilidade a longo prazo de produtos e tecnologias. Isso não mudará com a introdução no mercado do OPC UA sobre o TSN. A B&R oferecerá suporte ao POWERLINK paralelamente ao OPC UA over TSN em seu extenso portfólio de produtos. Os clientes poderão selecionar a melhor solução de comunicação para atender às suas necessidades.

O recurso TSN já está incorporado na maioria dos PCs de Automação mais recentes da B&R e será suportado em todos os novos CLPs que virão. A porta TSN e Ethernet será única e a mesma.

Soluções B&R com OPC UA over TSN

Os legados protocolos de fieldbus compartilhariam uma rede TSN comum, mas os dispositivos não seriam interoperáveis como os dispositivos OPC UA são. Esses protocolos também não possuem a semântica e os métodos que o OPC UA fornece. O OPC UA possui segurança integrada e é reconhecido como um padrão internacional para comunicação de sensor para nuvem, com novos desenvolvimentos sendo iniciados a todo o tempo.

A principal diferença é a interoperabilidade de sistema: sem ela, você está preso em um fornecedor e uma solução de automação, sem capacidade de se comunicar ou sincronizar com outros sistemas. Em uma instalação com vários fornecedores, isso significa que você não pode proteger sua comunicação e implementar funcionalidades avançadas, como monitoramento de condições, balanceamento de linha, manutenção preditiva, otimização da máquina e startup e manutenção conecte-e-produza. Como fabricante de máquinas, isso significa que você está limitado ao nível de inovação oferecido pelo fornecedor escolhido.

Os primeiros produtos serão anunciados pelos fornecedores no final de 2019 e disponíveis no início de 2020. Entre em contato com seus fornecedores preferidos para saber mais sobre seus planos de comercialização.

Assine o boletim da OPC Foundation newsletter da Fundação OPC ou pergunte ao seu representante B&R. Para participação e respostas diretas, você também pode entrar em contato com Peter Lutz:

Peter Lutz, Diretor de Comunicações Field Level
Fundação OPC
Peter.Lutz@OPCfoundation.org