前兩天,有讀者在《組態軟件測評∣WinCC、Citect、LabVIEW、InTouch、Ingnition,你更喜歡用哪個?》中留言問工控小編:
談及OPCUATSN,除了幾個主流廠商對OPCUATSN加以研究,國內只有少數人中的少數人讀懂了這一趨勢。新技術的推廣,從曲高和寡到眾人響應總有一個過程。令人欣喜的是,庫卡機器人,越來越多的工程師、專家、企業開始關注、思考這項新技術。
聯手OPCUA,TSN將成工業通信領域最具價值“潛力股”
天下武功,唯快不破,這句話對于工業通信領域同樣適用。特別是智能制造對于柔性生產的更高要求,以及跨平臺、跨行業的應用需求越來越多,大型實時工業通信網絡為運營者帶來了嚴峻的挑戰。
“OPCUA提供了一個封裝信息模型的標準,讓信息在不同的平臺間實現暢通無阻的交換,讓平臺之間實現零成本零耗時的無縫對接。”OPC基金會中國區首席代表張譽說,截至目前,已有超過4200家供應商在1700多萬個應用領域里生產了超過35000種不同類型的OPC產品,單在工程資源方面就節省了數十億美元。
“TSN(TimeSensitiveNetwork,時間敏感型網絡)是一項從視頻音頻數據領域延伸到汽車領域,并進一步推廣至工業領域的技術。”貝加萊(中國)市場經理宋華振說,TSN能夠在制造業應用的原因是它解決了單一網絡來解決復雜性問題,與OPCUA融合來實現整體的IT與OT融合;周期性數據與非周期性數據在同一網絡中得到傳輸;平衡實時性與數據容量大負載傳輸需求。
以OSI(OpenSystemInterconnection)的七層模型來解讀,OSI包含應用層、表示層、會話層、傳輸層、網絡層、數據鏈路層、物理層,OPCUA連通作用于會話層、表示層、應用層。TSN雖然只針對物理層和數據鏈路層,但它又包含交換機和路由表的功能,相當于其作用延伸至網絡層和傳輸層。實際應用例如,機器用POWERLINK、openSAFETY,上面管理層用OPCUA+TSN。
(OSI七層模型,圖片來源于網絡)
“聯手OPCUA,TSN將成工業通信領域最具價值‘潛力股’。”美國國家儀器有限公司市場工程師易曦露表示,對于TSN和OPCUA的結合,業界大多看好基于兩者建立起的統一通道所帶來的后續價值。如果說TSN解決的是底層的數據獲得的問題,庫卡機器人驅動器維修,那么OPCUA解決的就是應用層語義解析的問題。而基于TSN和OPCUA建立的統一通道,不僅將徹底統一數據鏈路的服務標準,更將有可能打破傳統工業的結構,壓縮至扁平化。屆時,在降低硬件成本的基礎上,系統架構也將進一步簡化,市場前景不可估量。
國際上有哪些組織正在研究OPCUATSN?
相較于OPCUA的廣泛認可與成熟應用,TSN目前正處于技術定型測試階段,主要解決產品的互通性和穩定性。盡管如此,TSN在2017年中依舊發展迅速。
2017年11月舉行的紐倫堡SPS展上,EPSG組織展出了OPCUATSN的演示系統,庫卡機器人驅動器維修,針對200個I/O站,5個高清視頻的數據刷新達到了100微秒。
(EPSG展出的OPCUATSN演示系統)
據易曦露介紹,EtherCAT技術協會將TSN技術補充到EtherCAT,利用TSN幫助多個工業控制器通過以太網網絡與多個不同的EtherCAT網段進行實時通訊。
Avnu聯盟、工業互聯網聯盟(IIC)和OPC基金會宣布在TSN中引入OPCUA,并將與IT-OT行業領導者合作推動工業物聯網和工業4.0應用的互操作性。
同時,OPCUATSNWorkgroup成員ABB、博世力士樂、貝加萊、思科、通用電氣、庫卡、美國國家儀器(NI)、派克漢尼汾、施耐德電氣、SEW-EURODRIVE、TTTech正在聯手推動OPCUATSN作為工業控制器與云通信的統一解決方案,用于在工業控制器與云之間實現確定性和實時的點對點通信。基于這一開放、統一、基于標準和可互操作的工業物聯網解決方案,將可讓業界使用不同廠商的設備,并保持完全的互操作性。該組織還考慮將OPCUATSN作為工業自動化和工業物聯網連接的統一標準。
(主流廠商對于OPCUATSN積極探索圖片來源于貝加萊)
此外,OPCUATSNWorkgroup成員還計劃在下一代產品中支持OPCUATSN。對此,工控小編特別咨詢了幾家代表企業。
在IIC與OPCUA基金會的支持下,NI與博世、英特爾、庫卡機器人、施耐德電氣等公司共同聯手推動OPCUATSN網絡在工業控制與通信領域的應用,并合作開發了全球首個時間敏感網絡(TSN)測試臺。
產品方面,NI在多款控制器及最新產品中均提供對OPCUA和TSN標準的支持,并且采用基于LabVIEW的專用API,幫助工程師快速完成OPCUATSN的圖形化編程。貝加萊表示,支持OPCUATSN產品目前處于測試階段,目前OPCUA在其控制器中已經完全集成,而TSN預計會2018年有可用產品。ABB、思科也在積極準備當中,未來將和大家公布。
OPCUATSN是中國企業換道超車的新機會
隨著技術的進步發展,傳統工業的金字塔架構在很大概率上會被OPCUATSN直接打破,變成扁平化結構,不用再經過層層設備,從傳感器端采集的數據通過TSN和OPCUA,不用再歷經PLC控制器、SCADA系統、MES系統,就可以直接連入云端。
OPCUATSN會對未來的制造業智能制造實現架構、分布式計算的推進、新的商業服務模式的演變起到推動作用。畢竟,過去IT想進入制造業會遇到各種垂直技術壁壘,而未來,在實現異構網絡連接、語義互操作后,水平、垂直與端到端的集成將會成為現實。基于邊緣計算架構、分布式業務組織、云端應用服務、人工智能,制造業將邁入真正的“互聯網時代”,融合帶來新機會。
而中國,由于互聯網的部署已經達到了很高的水平,應用也使得網絡、計算資源具有了經濟性,IT與OT的融合一定會為中國制造業帶來巨大的提升,中國制造將因此而真正實現超越,快速縮減與國際先進工業企業間的技術差距。