¡Un hito! OpcaFLC compatible con TSN, APL y 5G, ¿el futuro rey de las comunicaciones industriales?
OPC UA utiliza Time Sensitive Networking (TSN) y Ethernet Advanced Physical Layer (Ethernet APL) para lograr la comunicación de red de controlador a controlador.
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OPC UA (Arquitectura Unificada) se está ampliando continuamente para admitir el uso de redes sensibles al tiempo (TSN) y la capa física avanzada de Ethernet (Ethernet-APL) y la comunicación de controlador a controlador como parte de la interoperabilidad industrial estándar planificada de la conexión sexual.
Dos años después de su lanzamiento en junio de 2008, el proyecto OPC Foundation Field Level Communications (FLC) ha completado su lanzamiento inicial candidato para aplicaciones de comunicación de controlador a controlador basadas en OPC UA Field Exchange (UAFX). Esto marca un hito importante para que OPC UA se convierta en una solución de interoperabilidad industrial estandarizada a nivel de campo a través de tecnologías clave como Ethernet-APL y TSN.
FLC planea publicar un documento técnico de 40 páginas que detalla los métodos técnicos y conceptos básicos para extender OPC UA al nivel de campo para satisfacer diversas necesidades y casos de uso en automatización de procesos y fábricas.
A marzo de 2021, 27 empresas han participado en el proyecto FLC, incluidos los principales fabricantes de automatización del mundo, y se han unido al comité directivo del proyecto para brindar apoyo financiero, personal y de conocimientos técnicos. * * * El mismo objetivo es ampliar el alcance de OPC UA al nivel de campo, haciendo de OPC UA un estándar de comunicación unificado y consistente en la automatización de procesos y fábricas. En grupos de trabajo técnicos abiertos a todos los miembros de la Fundación OPC, más de 300 expertos de más de 60 empresas están trabajando para desarrollar conceptos y especificaciones aplicables.
Creación de prototipos de controlador a controlador
A pesar de las limitaciones de la pandemia de COVID-19, el trabajo en la primera versión de la especificación ha avanzado sin problemas durante el año pasado. Los conceptos básicos de los casos de uso de controlador a controlador (C2C) se desarrollaron e incluyeron en el primer borrador de especificación. La primera versión candidata se completó en noviembre de 2020 y se implementó el borrador de la especificación de verificación del prototipo. El grupo de trabajo está desarrollando especificaciones de prueba que se están traduciendo en casos de prueba para la herramienta de prueba de conformidad OPC UA (UACTT).
En la segunda versión de la especificación, los conceptos desarrollados se extienden a casos de uso de controlador a dispositivo (C2D) y de dispositivo a dispositivo (D2D), de modo que OPC UA se puede utilizar como unificador en todas las capas de automatización y patrones de comunicación consistentes (Figura 2). Esto abre nuevas posibilidades, especialmente en diferentes escenarios de aplicación de la Industria 4.0 y aplicaciones donde convergen la tecnología de la información (TI) y la tecnología operativa (OT).
Comunicación de capa de campo: arquitectura del sistema
El candidato de lanzamiento inicial del plan FLC se completó en junio de 2020 165438+10 meses y consta de cuatro subeespecificaciones (OPC UA parte 80 -83), se centra en la comunicación de controlador a controlador, el intercambio de datos de proceso y configuración a través de conexiones punto a punto y diagnósticos básicos:
? La Parte 80 (OPC 10000-80) incluye una introducción y un resumen de los conceptos básicos que extienden OPC UA hacia y desde la comunicación en el campo.
La Parte 81 (OPC 10000-81) especifica modelos de información básicos y conceptos de comunicación para controladores y dispositivos de campo (componentes de automatización) para cumplir con diversos casos de uso y requisitos para la automatización de procesos y fábricas.
La Parte 82 (OPC 10000-82) describe servicios de red como la detección de topología y la sincronización horaria.
La Parte 83 (OPC 10000-83) describe las estructuras de datos necesarias para que la ingeniería fuera de línea intercambie información utilizando descriptores y paquetes.
OPC UA compatible con TSN, APL y 5G
El marco OPC UA es independiente del transporte y se puede utilizar con una variedad de protocolos de comunicación subyacentes y físicas de transporte. En el proceso de extender OPC UA a todos los casos de uso y requisitos en la automatización de fábricas y procesos, la Fundación OPC considera que Ethernet-APL y TSN son una parte importante de su estrategia y visión de crear soluciones de interoperabilidad industrial escalables.
El uso de TSN facilita la transferencia de datos determinista basada en OPC UA, lo cual es esencial para aplicaciones de automatización exigentes.
Además, TSN permite el uso de hardware estandarizado e infraestructura de red pública para ejecutar diferentes aplicaciones y protocolos. Esto permite la implementación de redes de automatización industrial convergentes donde se pueden almacenar varios protocolos de TI y OT.
El grupo de trabajo FLC está estudiando qué estándares TSN deberían ser obligatorios para que los dispositivos finales y componentes de infraestructura basados en OPC UA cumplan requisitos específicos de rendimiento, flexibilidad y facilidad de uso. La Fundación OPC tiene un claro compromiso de apoyar el perfil TSN-IA (Automatización Industrial) que está desarrollando el grupo de trabajo IEC/IEEE 60802. Para ello, la Fundación OPC ha firmado acuerdos de cooperación con los organismos de normalización IEC SC65C e IEEE 802.1.
Ethernet-APL describe una capa física de Ethernet desarrollada específicamente para los requisitos de la industria de procesos. Ethernet-APL admite la transmisión de datos de alta velocidad a largas distancias, entregando energía y datos a través de cables de par trenzado, brindando protección para un uso seguro en áreas peligrosas. Ethernet-APL se puede utilizar para habilitar OPC UA y otros protocolos basados en Ethernet en la industria de procesos. La Fundación OPC se unió al proyecto Ethernet-APL en junio de 2020 y está trabajando con otras organizaciones sin fines de lucro y socios industriales para desarrollar y promover APL.
El intercambio de datos a través de OPC UA no se limita a comunicaciones Ethernet cableadas o inalámbricas. Apoyar los estándares de comunicación móvil 5G es uno de los planes de desarrollo de la Fundación OPC. El mapeo 5G se integrará perfectamente en la arquitectura OPC UA existente, de modo que todas las extensiones de protocolo y perfil planificadas para OPC UA FLC se puedan utilizar a través de Ethernet, TSN y el futuro 5G.
Interoperabilidad de automatización industrial
El marco OPC UA (IEC 62541) y las extensiones de capa de campo especificadas en el plan FLC, combinados con estándares de comunicación subyacentes como APL, TSN, 5G, proporcionan una Soluciones completas, abiertas, estandarizadas e interoperables. Cumple con los requisitos de las comunicaciones industriales, permitiendo coherencia e interoperabilidad semántica desde el campo hasta la nube (Figura 4). De esta manera, se pueden utilizar varias especificaciones de soporte de OPC UA para proporcionar información en la fuente de datos utilizando semántica estandarizada.
Considere la situación en la que el medidor de flujo proporciona "datos de medición de flujo OPC UA" estandarizados cuando se utiliza un cable APL. Cuando el servoaccionamiento se integra en la red de la máquina a través de Ethernet TSN, el servoaccionamiento puede procesar el "valor establecido del accionamiento OPC UA" estandarizado y proporcionar el "valor real del accionamiento OPC UA" estandarizado.
Conceptos clave:
La especificación OPC UA permitirá la comunicación de controlador a controlador.
Ethernet-APL y TSN también admitirán comunicaciones de controlador a dispositivo y de dispositivo a dispositivo.
OPC UA de la Fundación OPC también integra movimiento, seguridad y capacidades inalámbricas 5G.
Piénselo:
Combinado con estándares de comunicación subyacentes como APL, TSN y 5G, OPC UA logra coherencia e interoperabilidad semántica desde el campo hasta la nube.