Cos'è il Time-Sensitive Networking?
Time-Sensitive Networking è un insieme di standard volto a migliorare le caratteristiche di tempo reale delle reti Ethernet odierne. Si tratta quindi di più standard singoli definiti attualmente nel TSN Task Group dell'organizzazione di standardizzazione IEEE 802.1.
Tuttavia, Ethernet TSN non è un protocollo di comunicazione indipendente, bensì definisce funzioni. Tali funzioni, a loro volta, possono essere usate da protocolli diversi, come OPC UA o PROFINET.
TSN consente una convergenza di IT e OT
Vantaggi e caratteristiche del nuovo standard TSN
La trasmissione di dati di applicazioni critiche in tempo reale, (ad es. regolazioni veloci, rilevamento di segnali in reti elettriche o Motion Control), e di applicazioni con un grande volume di dati (ad es. streaming di video o sistemi informatici), attualmente viene realizzata in reti separate per impedire interferenze reciproche. L'aumento costante della flessibilità e della digitalizzazione dei processi lavorativi richiede tuttavia una fusione sempre maggiore di sistemi IT e OT, e quindi di sistemi finora separati.
Ampliando e adattando gli standard Ethernet attuali, TSN riesce a realizzare una convergenza tra la tecnologia informatica (IT) e la tecnologia operativa industriale (OT) in reti industriali. Diventa così possibile elaborare sia dati in tempo reale che applicazioni con un grande volume di dati (ad es. streaming di video) tramite un cavo Ethernet comune, senza temere interferenze reciproche.
Funzionamento della tecnologia TSN
TSN si basa su tre meccanismi centrali definiti in standard diversi.
L'intera comunicazione in tempo reale nella rete viene organizzata in cosiddetti stream, dei quali, a seconda del fabbisogno e delle priorità del relativo pacchetto dati, è a disposizione una determinata Quality of Service (larghezza di banda, latenza, ecc.). Gli stream devono essere prenotati prima dell'uso affinché la larghezza di banda disponibile possa essere verificata in relazione ad altri stream. Un management engine di rete, detto anche Centralized Network Controller o CNC, (ad es. nel controllore) legge la topologia, calcola gli stream e configura la rete di conseguenza.
Protocolli tramite TSN
Time-Sensitive Networking consente una trasmissione contemporanea di più protocolli IT e di automazione in una rete convergente.
I protocolli maggiormente discussi sono PROFINET e OPC UA, ma anche altri sistemi, come ad esempio CC-Link IE, sono indicati per l'uso con TSN. Affinché tali protocolli in una rete non interferiscano tra loro, è necessario concordare un profilo comune su come usare i meccanismi TSN nella rete. La creazione di questo profilo avviene al momento per tutti gli ambiti in un gruppo di lavoro comune della IEC e IEEE, secondo la norma IEC/IEEE 60802-IA.
Profilo TSN comune ai sensi della norma IEC/IEEE 60802 – IA
Nello standard PROFINET l'uso di standard TSN ("Streams & Configuration", "Time & Cycle Synchronisation" e "Frame Preemption") è indicato già a partire dalla versione 2.4. Gli standard IEEE corrispondenti sono stati usati in modo tale che le caratteristiche di base di PROFINET rimangano invariate. Di conseguenza, già oggi vengono sviluppati dispositivi con il profilo TSN PROFINET che saranno disponibili a breve sul mercato.
La standardizzazione per OPC UA in combinazione con TSN avviene al momento nella cosiddetta iniziativa Field Level Communication (FLC) della OPC Foundation. Anche in questo caso verranno sviluppati dispositivi corrispondenti che supportano OPC UA PubSub in combinazione con TSN, non appena la standardizzazione sarà conclusa.
Il nostro impegno nel settore TSN
Phoenix Contact è membro di tutte le organizzazioni di standardizzazione rilevanti, come ad esempio la OPC Foundation o la PI-International, e contribuisce attivamente all'implementazione degli standard elaborati nell'IEC/IEEE-60802. Inoltre, a tal scopo, stiamo elaborando e sviluppando dispositivi e soluzioni di sistema in modo tale da offrire una gamma di prodotti TSN coerente per l'automazione industriale. In questo modo rendiamo possibile un'interconnessione continua di IT e OT, ma anche di diversi settori secondo la visione All Electric Society.
Nuove ulteriori tecnologie di comunicazione Per una comunicazione costante fino al campo
Nuovi standard di comunicazione come OPC UA, TSN, SPE e 5G sono attualmente in fase di sviluppo in molti comitati e progetti di standardizzazione. Tuttavia, le nuove tecnologie non devono essere viste indipendentemente l'una dall'altra, anzi, insieme formano la comunicazione del futuro.
In qualità di leader tecnologico con oltre 30 anni di esperienza nel campo delle tecnologie per la comunicazione industriale, Phoenix Contact è coinvolta in tutti i principali comitati di standardizzazione. Qui progettiamo per te un nuovo standard di comunicazione per l'automazione indipendente dal produttore.
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