OPC UA over TSN – Путь от концепции до международного стандарта

Появление единого открытого коммуникационного протокола для промышленной автоматизации ознаменовало конец эпохи гетерогенных сетей с огромным количеством различных интерфейсов. Производителям технологического оборудования больше не придется создавать несколько конфигураций одной машины для работы с разными системами управления и разными полевыми шинами.

Имеющиеся на рынке проприетарные протоколы на базе промышленного Ethernet постепенно устаревают. Потребность в увеличении полосы пропускания, уменьшении времени цикла и соответствии требованиям для промышленного Интернета вещей стали основными факторами, повлиявшими на развитие новой технологии. Кроме того, обслуживание существующих неоднородных систем, объединяющих стандартные протоколы, и отсутствие единого общепризнанного стандарта связи вызывает дополнительные сложности. Однако OPC UA over TSN может заменить различные полевые шины и послужить основой однородной системы без шлюзов, что в свою очередь существенно упростит разработку систем.

В сентябре 2016 года компания B&R совместно с технологическим лидером в сфере сетевого оборудования компанией TTTech создали инициативную группу по разработке единого международного стандарта связи. В неё вошли поставщики систем автоматизации и передовые компании в сфере IT. Позднее родоначальники инициативы по развитию OPC UA TSN получили название "Shapers" (от англ. формирователи).

Рождение полностью открытого стандарта на базе архитектуры OPC UA и стандартов TSN Ethernet положило начало новой эры, в которой машиностроителям и конечным пользователям больше не придется параллельно использовать несколько протоколов связи.

Главная задача группы заключалась в том, чтобы обеспечить открытую связь от полевого до облачного уровня без дополнительных интерфейсов, с поддержкой режима реального времени, необходимого для синхронизации управления движением. Другой не менее важной целью стало увеличение производительности систем. Новая технология в 18 раз обошла по скорости существующие проприетарные решения. Этот результат был продемонстрирован на тестовой установке еще в 2017 году. Единый открытый стандарт связи OPC UA over TSN способен обеспечить 18-кратный прирост производительности в сравнении с традиционными решениями.

По мере развития проекта росла и сама группа компаний-разработчиков. В 2018 году к инициативной группе присоединились все крупнейшие производители систем автоматизации, закрепляя за OPC UA over TSN статус общепризнанного протокола связи.

В ноябре 2018 года OPC Foundation объявила о старте инициативы Field Level Communication (FLC) для внедрения стандарта OPC UA over TSN на полевом уровне. В рамках организации был создан руководящий комитет по развитию новой технологии, состоящий из 24 промышленных гигантов. Кроме того, в состав правления OPC Foundation вошли три компании с мировым именем в сфере автоматизации: Schneider Electric, Rockwell и ABB - головная компания B&R.

Завершена разработка спецификаций для механизма издатель/подписчик OPC UA и основных стандартов, входящих в группу TSN. К ним относятся стандарт IEEE802.1AS, описывающий синхронизацию времени, и стандарт IEEE802.1Qbv, гарантирующий своевременную доставку данных по сети. На выставке SPS IPC Drives в 2018 году было представлено первое полностью функциональное устройство с поддержкой OPC UA over TSN. В 2019 году компания B&R стала одним из первых производителей, которые выпустили на рынок обширный ассортимент продукции с поддержкой нового открытого протокола реального времени. В ассортименте продукции B&R представлены программируемые логические контроллеры, промышленные и панельные компьютеры, а также коммутатор для TSN-сетей.

В перспективе все новые устройства будут поддерживать стандарт OPC UA over TSN, благодаря чему производители технологического оборудования и конечные пользователи смогут без усилий создавать системы для "умного" предприятия и решения для промышленного Интернета вещей. Разработка партнерских спецификаций для сегодняшних технологий, среди которых POWERLINK или OPC UA, обеспечит простую интеграцию существующего оборудования в новые сети.

• Сентябрь 2016: Компания TTTech, специалист сетевых технологий, и компания B&R, специалист в области автоматизации, создали инициативу OPC UA TSN. Компании, участвующие в разработке нового стандарта, позже получат название Shapers.
• Апрель 2017: К группе компаний-разработчиков присоединились Belden/Hirschmann и Phoenix Contact.
• Ноябрь 2017: К группе компаний-разработчиков присоединились Pilz, Hilscher и Wago.
• Апрель 2018: Компания Rockwell Automation объявила о своем вступлении в группу компаний-разработчиков.
• Ноябрь 2018: Организация OPC Foundation описывает механизм взаимодействия с устройствами полевого уровня по стандарту OPC UA over TSN.
• Ноябрь 2018: Компании ABB, Schneider и Rockwell становятся участниками Совета OPC Foundation.
• Ноябрь 2018: Представлен руководящий комитет по внедрению OPC UA over TSN на полевом уровне, в который вошли следующие компании: 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 и Yokogawa.
• Ноябрь 2018: На выставке SPS IPC Drives 2018 представлено первое функциональное устройство с поддержкой OPC UA over TSN.
• Ноябрь 2019: Компания B&R одна из первых предложила широкий выбор продукции с поддержкой технологии OPC UA over TSN. В ассортименте продукции B&R представлены программируемые-логические контроллеры, промышленные и панельные компьютеры, а также коммутатор для TSN-сетей.