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来日可期|TSN-Time Sensetive Networking(时间敏感网络)

发布时间:19-10-15 阅读:142

人类的通讯历史从飞鸽传书到手札到智妙手机,否则则数据量的大年夜幅提升,同时是实时性的大年夜幅提升。曩昔,一封通信的往来必要花费几个月的光阴,现在,我们经由过程视频通讯,可以与远间隔实时进行联系。然而,当前的信息传输的实时性对付工业现场的要求依旧有些不够。传统的以太网更关注数据量,对实时性的要求却没有很高。

而在工业制造领域,更是必要有可以实时通信的技巧来保障和实现设备与设备间的实时、确定和靠得住的数据传输。

光阴敏感收集(TSN-time sensetive networking)便是为了满意工业实时通讯而生的一套协议标准。作为IEEE802.1事情组中的一套协议标准,定义了以太网数据传输的光阴敏感机制,确保了以太网能为关键数据的传输供给稳定保障又同等的办事级别。

“TSN包孕多个自力的标准,这些标准只属于OSI通信的第二层。”

如上图所示,TSN作为二层的技巧,PROFINET作为利用的协议,可以将PROFINET技巧架构在TSN之上,即PROFINET@TSN,这可以更好去办理运动节制、故障安然、时钟同步、闭环节制等实际利用上会碰到的问题。

西门子对TSN技巧已经筹备就绪了。

西门子会将TSN技巧贯穿到未来全部工业收集的通讯架构中,西门子会采纳TSN OPC UA来实现节制器与节制器之间、节制器与IT系统系统和节制器与云真个北向通信。

对付南向通信,西门子运用PROFINET@TSN技巧节制南向来日可期|TSN-Time Sensetive Networking(时间敏感网络)通信中的节制系统内部和节制器与I/O等OT设备。这样就可以实现OPC UA 和PROFINET共享同一个基于TSN的以太收集,可以轻松实现将现场级设备数据实时、高速地传输至SCADA、MES和ERP系统以及云等全部企业收集,实现真正意义上的互联互通。

Q:未来TSN会替代PRIFNET吗?

A:独自的TSN的永世不会取代PROFINET,由于TSN其本色是通信协议可以基于其运行的一些根基技巧。

PI (PROFINET international)已经在RT和IRT之外,动手将PROFINET利用于基于TSN的收集。

TSN使得2层的及机会制标准化,在当前基于以太网的现场总线系统(如PROFINET IRT)中,这平日是由特殊的硬件办理了的。未来基于TSN运行的协议是以可以运行在相符IEEE标准的硬件之上,以致是等时的利用。以这种要领,PROFINET基于TSN在标准硬件上供给了PROFINET IRT的那些已知上风(光阴精度、哆嗦、带宽预留、诊断等 )。

当然,RT和IRT仍将维持作为PROFINET规范的一部分,并将从PROFINET的立异中继承获益。

别的,PROFINET基于TSN不光适用IRT的利用(如等时运动节制利用),也适用于RT所办理的利用。

Q:交融TSN意味着什么?

A:在“交融收集”中,不合利用的数据可同时经由过程一根电缆传输。这样,OPC UA基于 TSN 传输的实时数来日可期|TSN-Time Sensetive Networking(时间敏感网络)据、基于 MQTT 的云数据、视频数据和其它工业实时协议数据(如:基于 TSN 的 PROFINET)可以并行传输。

Q:与当前的以太网比拟,支持TSN以太网有哪些上风?

A:简单说来,具有 TSN 的以太网在现有以太网之上弥补了包管办事质量(QoS)方面的机制,包括带宽预留、同步、低延迟、以致无缝冗余。

上层利用在收集上标识它的通信需求,由收集来包管所哀求的 QoS。各类连接以流的要领运行,流所享有的带宽保护由以太网互换机内存中的资本分配实现。基础上,每种流均可实时运行。因为这些流的内部封装,TSN 可以在单个收集中同时运行多个实时协议(收集交融)。这与当今基于以太网的实时协议有着根本的不合,后者收集中仅容许一种实时协议。

Q:TSN 是否必要特殊的以太网处置惩罚器,或者当前标准以太网组件也可运行?

A:TSN 必要“支持 TSN”的硬件模块;当前安装的以太网模块平日无法经由过程软件扩展到TSN。

然而,可以预见的是,“标准以太网模块”在未来将成为支持 TSN 的以太网模块。这是西门子将 PROFINET 利用于 TSN 的主要驱动身分。所有主要的模块制造商已经开始开拓,或者至少已发布他们将开拓具有 TSN 机制的硬件模块。对付设备制造商而言,这为设备的各类硬件设计供给了许多可能性。

Q:我将来是否必要 OPC UA 和 PROFINET?

A:是,OPC UA 和 PROFINET 是来日可期|TSN-Time Sensetive Networking(时间敏感网络)在 ISO-OSI 模型第 5 层至第 7 层中应用的协议。OPC UA 和 PROFINET 均将在第 2 层应用 TSN 作为根基技巧。OPC UA 在垂纵贯信和机器的节制层联网方面具有上风, 而PROFINET 则满意现场层的所有要求。这也是西门子维持其计谋不变的缘故原由:

节制层及以上=OPC UA

现场层=PROFINET

Q:OPC UA 是什么?

A:OPC 统一架构(OPC UA)是安然、靠得住、自力于制造商以及平台的工业通信标准。

OPC UA 异常得当互换许多不合自动化组件制造商供给的利用法度榜样之间各类操作系统的数据,而且定义了垂纵贯信。

OPC UA 有两个版本---客户端/办事器和PubSub(宣布/订阅)。

OPC UA 客户端/办事器 通信是一种点对点通信。在这种通信中,客户端可以造访办事器的数据,其始终以 TCP/IP 作为根基,是以,永世无法实实际时运行。

OPC UA PubSub 措施引入了“一对多”通信。宣布者供给数据,然后由收集中随意率性数量的订阅者接管这些数据。OPC UA PubSub根据机能要求可经由过程各类协议(例如:UDP)实现。

Q:经由过程基于 TSN 的 OPC UA PubSub 实施哪些利用?

A:OPC UA 起源于垂纵贯信,今朝正在 M2M 通信市场上徐徐建立起来。

节制器层的实时通信需求本色上仅限于节制器对节制器的通信。出于技巧缘故原由来日可期|TSN-Time Sensetive Networking(时间敏感网络),只有 OPC UA PubSub 措施可以与 TSN 相结合。客户端/办事器造访当然也可以在基于TSN 机制的以太网收集(TSN 收集)运行,然则,因为其基于 TCP/IP,是以无法映射到支持实时和带宽保护的流中。

Q:新 TSN 标准 IEC/IEEE 60802 是什么?

A:即将宣布的 IEC/IEEE 60802 标准是 IEC SC65C/MT9 和 IEEE 802 的相助项目,在该项目中来自标准以太网和基于其上的利用协议专家相助无懈。该标准将专门为工业自动化定义一个TSN 规范,包括功能、以及相关协议设置设置设备摆设摆设模型以太可能的选项。这是实现收集交融的独一措施,即,不合的协议应用相同收集。

未来,建立 ISN 收集的所有组件均须按照IEC/IEEE 60802 (TSN-IA)进行标准化。该规范基于响应的用例,第一个正式版本估计在 2022 年宣布。

结语

西门子曾在2018年汉诺威工博会上展示出使用TSN连接两个Simatic节制器实现两个机械人的同步运动。今年汉诺威工博会亮相了第一批TSN功能的收集组建、通信处置惩罚器、软件和收集治理系统。光阴敏感收集作为新技巧是构建工业物联网架构中必弗成缺的核心要素,西门子也已经具备了赞助用户过渡到TSN收集的技巧实力,可随时根据市场需求量产TSN相关的软硬件产品,将会给用户供给完备的TSN工业利用。



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