Сети TSN – максимальная мощность для PROFINET и OPC UA

Синхронизируемые по времени сети (TSN)

Синхронизируемые по времени сети (TSN) – наш вклад в цифровизацию

Цифровизация устанавливает высокие стандарты в области промышленной коммуникации. Компания «Сименс» уже активно использует стремительно развивающийся открытый стандарт коммуникации – промышленный Ethernet. На уровне объектов применяется технология PROFINET, а на уровне управления – OPC UA. Однако «Сименс» делает новый шаг вперед: мы разрабатываем промышленные сети с использованием стандарта TSN (синхронизируемые по времени сети). Он позволяет создавать выделенные полосы пропускания, использовать средства обеспечения качества обслуживания (QoS) и снижать задержку передачи, а также поддерживает параллельный запуск нескольких протоколов, включая протоколы с поддержкой режима реального времени.

Узнайте больше о сетях TSN от наших экспертов
Свяжитесь с нами
image

Вопросы и ответы по TSN, ч. 3 | Маттиас Гертнер (Matthias Gärtner), менеджер по продуктам, «Цифровое производство», немецкое бизнес-подразделение «Автоматизация производства», «Сименс», декабря 09, 2018

Потребуются ли нам технологии OPC UA и PROFINET в будущем?

Что такое TSN?

О пути к будущему: PROFINET и OPC UA на основе TSN

Цифровизация охватывает все больше производственных процессов, в связи с чем системы промышленной коммуникации должны стать максимально открытыми, надежными, детерминированными и гибкими. Гарантировать быстрое изготовление качественной штучной продукции с соблюдением жестких сроков возможно, только если производственные структуры будут молниеносно обмениваться данными и реагировать на запросы.

TSN и цифровизация

Эффективность работы промышленных систем управления зависит от стабильности коммуникации в режиме реального времени, а ИТ-системам в большинстве случаев требуется открытый доступ к данным. В этой связи компании обычно используют эти сети по отдельности. Но цифровизация набирает обороты, и на смену такому разделению должны прийти открытые комплексные инфраструктуры, позволяющие наладить гибкое детерминированное производство. TSN (синхронизируемые по времени сети) представляет собой стандартизированную базовую технологию в рамках IEEE 802.1, благодаря которой в среде можно развернуть средства обеспечения качества обслуживания (QoS). Кроме того, она гарантирует соответствие характеристик вашей сети растущим требованиям Ethernet. TSN включает в себя ряд отдельных стандартов, которые относятся исключительно к уровню коммуникации 2 в модели OSI. Это означает, что даже при внедрении TSN пользовательский интерфейс остается неизменным.

 

Независимо от сферы работы промышленной компании (автомобильная промышленность, машиностроение, пищевая промышленность) стандарт TSN обеспечит ей существенные преимущества. Среди них возможность создавать выделенные полосы пропускания, использовать средства обеспечения качества обслуживания (QoS) и снижать задержку передачи, а также поддержка параллельного запуска нескольких протоколов, включая протоколы с поддержкой режима реального времени. Компания «Сименс» будет предлагать своим заказчикам решения на основе TSN, чтобы обеспечить цифровую трансформацию их промышленных сетей на всех уровнях, начиная с рабочих объектов и межмашинных коммуникационных сетей (M2M) и заканчивая уровнями управления и оператора.

Активное совместное развитие

TSN

Технология TSN уже превосходно зарекомендовала себя. В настоящее время специалисты Labs Network Industrie 4.0 (LNI4.0) проводят ее тестирование, чтобы выявить дальнейшие направления развития. Методика LNI4.0 заключается в подключении друг к другу тестовых сред и инженерных систем в различных регионах Германии для совершенствования концепции «Индустрия 4.0». Компания «Сименс» входит в число членов-основателей этой ассоциации. Совместно с другими промышленными предприятиями «Сименс» активно участвует в тестировании совместимости TSN с инфраструктурами различных поставщиков. Компания также проводит исследования на стендах, чтобы оценить потенциал TSN для использования в коммуникационных системах M2M и межмашинных сетях на всех уровнях вплоть до облака. Полученные знания будут при необходимости предоставляться комитетам по стандартизации для продолжения разработки данной технологии.

Часто задаваемые вопросы о TSN

Какие преимущества привносит технология TSN в существующий стандарт Ethernet?

Если вкратце, Ethernet с TSN дополняет существующие средства Ethernet в том, что касается обеспечения качества обслуживания (QoS), включая выделение полосы пропускания, синхронизацию, гарантию низких значений задержки и даже однородное резервирование.

 

Устройства «сигнализируют» через сеть о своих требованиях к качеству коммуникации, и сеть гарантированно устанавливает для них необходимый уровень QoS. Различные подключения представляют собой потоки, для которых резервируется полоса пропускания благодаря выделению ресурсов в памяти коммутаторов Ethernet. Каждый из этих потоков может обрабатываться в режиме реального времени. Потоки инкапсулируются, и в результате TSN позволяет запускать в одной сети несколько протоколов, поддерживающих передачу данных в режиме реального времени, одновременно (это называется сетевой конвергенцией). В этом и заключается принципиальное отличие данной технологии от существующих сейчас протоколов реального времени на основе Ethernet, запускаемых в сети только поодиночке.

Для использования TSN потребуются специальные процессоры Ethernet или будет достаточно уже имеющихся стандартных компонентов Ethernet?

Для использования TSN потребуется аппаратный модуль с поддержкой этой технологии. Расширить функционал уже установленных модулей Ethernet для работы с TSN за счет программного обеспечения, как правило, невозможно.

Однако предполагается, что в будущем все стандартные модули Ethernet будут поддерживать TSN. Именно это является для «Сименс» основным стимулом для переноса решений PROFINET на TSN. Все ведущие производители уже начали разрабатывать или по крайней мере сообщили о начале разработки аппаратных модулей со средствами TSN Таким образом, перед производителями технического оборудования открываются широкие возможности по проектированию устройств.

Видео о взаимодействии в режиме реального времени
PROFINET на основе TSN

TSN на практике

Переход на TSN: PROFINET и OPC UA

TSN объединяет существующие стандарты IEEE, которые затрагивают исключительно коммуникационный уровень OSI (уровень 2). TSN – это не коммуникационный протокол. Синхронизируемые по времени сети, скорее, представляют собой базовую технологию, которая в ближайшие несколько лет станет источником максимальной мощности для PROFINET и OPC UA.

Образец для дискретного производства

Машины взаимодействуют через TSN – «Сименс» демонстрирует принцип действия

Как могло бы выглядеть взаимодействие в системах M2M на основе TSN на практике? Выходя за рамки теоретических наработок, компания «Сименс» уже создала рабочую модель для выставок, представляющую собой двух роботов с синхронизированными движениями. В каждого робота встроен контроллер SIMATIC, позволяющий ему «общаться» с другим через PROFINET. Контроллеры синхронизированы посредством OPC UA PubSub (тип «публикация-подписка») на основе TSN. Благодаря резервированию ширины полосы передача данных в сети TSN отличается превосходной прогнозируемостью независимо от нагрузки.

 

Для демонстрации использования каналов связи TSN и стандарта Ethernet в одной и той же сети данные в этой модели также передаются от контроллера в облако (например, MindSphere) с помощью коммуникационного процессора.

Загрузки, поддержка, услуги

Дополнительная информация

Воспользуйтесь дополнительными источниками информации, чтобы узнать больше об использовании TSN –источнике максимальной мощности для промышленного Ethernet – с PROFINET и/или OPC UA. Брошюры, информационные материалы, технические данные, вопросы и ответы, услуги: все необходимые сведения можно найти здесь.

Техническая поддержка

Все, что вам нужно знать о технологиях

Быстрая экспертная поддержка по всем техническим вопросам – даже в отношении снятых с производства или более недоступных для поставки продуктов.

Техническая поддержка
Обучение SITRAIN

Обучающие программы для технических специалистов

Курсы объединяют опыт и практические знания, полученные напрямую от производителя, и охватывает всю линейку продукции и систем «Сименс»в областях автоматизации и приводов.

Обучение SITRAIN
image

Финансовые решения для вашего успеха

Мы предлагаем финансовые и технические решения, которые помогут вам повысить конкурентоспособность.

Индивидуальные финансовые решения

Контакты

Наши рекомендации по TSN

Разработка промышленных сетей не стоит на месте. Как «Сименс» применяет TSN в своих решениях? В чем заключаются преимущества синхронизируемых по времени сетей для вашей компании и ведущих платформ OPC UA и PROFINET? Как оптимизировать вашу сеть с помощью TSN? Наши эксперты с радостью ответят на эти и многие другие вопросы.

Есть вопросы? Наши эксперты будут рады помочь
Свяжитесь с нами