Video vysvětlující technologii TSN
Co znamená Time Sensitive Networking? YouTube

Co znamená Time Sensitive Networking?

Time Sensitive Networking je sada standardů, jejímž cílem je vylepšit vlastnosti reálného času dnešních ethernetových sítí. Jedná se tedy o několik jednotlivých standardů, které jsou aktuálně definovány v TSN Task Group standardizační organizace IEEE 802.1.

Ethernet TSN však není žádný samostatný komunikační protokol, ale definuje funkce. Tyto funkce mohou opět využít různé protokoly jako OPC UA nebo PROFINET.

Video: TSN umožňuje konvergenci IT a OT

TSN umožňuje konvergenci IT a OT

Výhody a vlastnosti nových standardů TSN

Přenos dat aplikací náročných na reálný čas (rychlé regulace, záznam signálu v energetických sítích, kontrola pohybu aj.) a datově náročných aplikací (např. streamování videí nebo IT systémy) dnes probíhá v oddělených sítích, aby nedocházelo k vzájemnému ovlivňování. Zvýšení flexibility a digitalizace pracovních procesů však vyžaduje větší splynutí informační techniky a průmyslové provozní techniky, a tím také sloučení doposud oddělených systémů.

Rozšířením a přizpůsobením stávajících ethernetových standardů vytváří TSN konvergenci mezi informační technikou (IT) a průmyslovou provozní technikou (OT) v průmyslových sítích. Tak je možné realizovat data náročná na reálný čas i datově náročné aplikace (např. streamování videí) za pomoci společného ethernetového vedení, aniž by docházelo ke vzájemnému rušení.

Funkce technologie TSN

TSN je založeno na třech základních mechanismech, které jsou definovány v různých standardech.

Veškerá komunikace náročná na reálný čas v síti je organizována v tzv. streamech, které mají podle potřeby a priorizace příslušného datového paketu k dispozici určitou kvalitu služby (šířka pásma, latence atd.). Streamy je nutné před použitím rezervovat, aby bylo možné zkontrolovat dostupnou šířku pásma ve vztahu k jiným streamům. Centrální síťový řadič, zvaný také Centralized Network Controller nebo CNC, (např. v řídicí jednotce) načítá topologii, vypočítává streamy a podle toho konfiguruje síť.

Topologie: Stream TSN vede od mluvčího k posluchači
Stream TSN vede od mluvčího k posluchači
Topologie: Řadič správy sítě konfiguruje síť
Řadič správy sítě konfiguruje síť
Topologie: Konvergovaná síť TSN s různými protokoly
Konvergovaná síť TSN s různými protokoly
Frame Preemption
Frame Preemption
Topologie: Časová synchronizace
Časová synchronizace

PROFINET a OPC UA přes TSN

Time Sensitive Networking umožňuje současný přenos několika automatizačních a IT protokolů v konvergované síti.

Nejčastěji diskutované protokoly jsou v této souvcislosti PROFINET a OPC UA, ale i jiné systémy (např. CC Link IE) jsou specifikovány pro použití s TSN. Aby se tyto protokoly v jedné síti navzájem nerušily, je nutné, aby se sjednotily na společném profilu, jak se budou používat mechanismy TSN v síti. Vytvoření tohoto profilu probíhá v současné době komplexně ve společné pracovní skupině IEC a IEEE: IEC/IEEE 60802 – IA.

Infografika: Společný profil TSN podle IEC/IEEE 60802 – IA

Společný profil TSN podle IEC/IEEE 60802 – IA

Ve standardu PROFINET je použití standardů TSN („Streams & Configuration“, „Time & Cycle Synchronisation“ a „Frame Preemption“) specifikováno již od verze 2.4. Příslušné standardy IEEE byly použity tak, že základní vlastnosti PROFINET zůstaly zachovány. V souladu s tím se již dnes vyvíjí přístroje s profilem TSN PROFINET a v blízké době budou dostupné na trhu.

Standardizace u OPC UA v kombinaci s TSN v současnosti probíhá v rámci tzv. Field Level Communication (FLC) iniciativy OPC Foundation. Jakmile bude standardizace ukončena, budou se i zde vyvíjet odpovídající přístroje, které podporují OPC UA PubSub ve spojení s TSN.

Naše zapojení v oblasti TSN

Společnost Phoenix Contact má své zástupce ve všech relevantních standardizačních organizacích, např. OPC Foundation nebo PI International, a aktivně spolupracuje na implementaci standardů vypracovaných v IEC/IEEE 60802. Navíc již rozpracovává a vyvíjí vlastní přístroje a systémová řešení, aby mohla nabídnout kompletní produktové portfolio TSN pro průmyslovou automatizaci. Umožňuje tím souvislé síťové propojení informační a průmyslové provozní techniky i různých sektorů ve smyslu All Electric Society.

Další nové komunikační technologie Stabilní komunikace až k poli

V mnoha komisích a standardizačních projektech dnes vznikají nové komunikační standardy jako OPC UA, TSN, Single Pair Ethernet a 5G. Tyto nové technologie však od sebe nelze oddělovat, tvoří totiž společně komunikaci budoucnosti.
Jako technologický lídr s více než 30 lety zkušeností v oblasti průmyslové komunikační techniky se společnost Phoenix Contact angažuje všech důležitých standardizačních komisích. Tam pro vás vytváříme nový komunikační standard pro automatizaci vhodný pro každého výrobce.

Získejte na našich stránkách více informací o nových standardech.