Nový standard v průmyslové komunikaci: jednotný až do pole

Průmyslové komunikační standardy

Jeden pro všechny, všechny pro jeden

Nový komunikační standard pro automatizaci, který je nezávislý na výrobci.

Zpět na Technologie

Kategorie

  • Single Pair Ethernet
    Single Pair Ethernet

    Společnost Phoenix Contact je váš klíčový partner pro integraci technologie Single Pair Ethernet od rozhraní přístroje přes kabeláž až po aktivní síťový komponent, od snímačů v poli až po PC v kanceláři.

V mnoha výborech a normalizačních projektech se nyní vyvíjí základní rámec pro budoucnost průmyslových komunikačních technologií. Nové komunikační standardy jako OPC UA, TSN, SPE a 5G budou mít převahu nad předchozími systémy z hlediska nákladů, propustnosti dat, latence a determinismu. Jako technologický lídr s více než 30 roky zkušeností v oblasti průmyslových komunikačních technologií se společnost Phoenix Contact angažuje všech důležitých normalizačních komisích. Zde pro vás vytváříme nový komunikační standard pro automatizaci, který je nezávislý na výrobci.

Přehled komunikace budoucnosti

Již dnes vyrostly velké sítě tam, kde v minulosti bylo jen několik zařízení propojeno přes Ethernet. V rámci digitalizace a Průmyslu 4.0 nebo IIoT dojde v budoucnu k integraci mnohem většího počtu polních přístrojů. Kromě řídicích údajů budou přenášet data podle potřeby do různých cílů v síti a do cloudu. Jsou zapotřebí nové technologie, aby bylo možné tyto objemy dat řídit a nadále provozovat aplikace, které vyžadují fungování v reálném čase:

Místa použití nových komunikačních standardů v síti  

Na nové technologie TSN, SPE / APL, 5G a také OPC UA nelze pohlížet samostatně, společně totiž tvoří komunikaci budoucnosti.

Komunikační standard OPC UA se již etabloval v komunikačních vrstvách vyšší úrovně. Nyní je tento standard dále vyvíjen pro přímou komunikaci v poli, takže je zde také umožněna jednotná komunikace, která je nezávislá na výrobci. Ve spojení s Time Sensitive Networking (TSN) umožňuje OPC UA konvergovanou komunikaci v reálném čase až do pole nebo mezi řídicími jednotkami.

Současně se pracuje na fyzice přenosu. Single Pair Ethernet (SPE) umožní v budoucnu ethernetový přenos pomocí pouze dvou vodičů pro zajištění ethernetového připojení až ke snímači. 5G specifikuje nový standard mobilní komunikace, který je podstatně spolehlivější a výkonnější – pro spolehlivé spojení rostoucích mobilních aplikací. Ve všech těchto projektech je třeba vždy pamatovat na téma kybernetické bezpečnosti, která musí být neustále přizpůsobována novým systémům a hrozbám. Všechny standardy vznikající v současné době tvoří společně základní rámec pro budoucnost průmyslových komunikačních technologií.

Naše příležitost: Společný standard pro automatizaci

Pro implementaci vizí Průmyslu 4.0 a IIoT je nutné komplexní síťové propojení od snímače přes stroj a systémy vyšší úrovně až po cloud. Toto jednotné propojení sítí se však dosud potýká s obtížemi, protože v organizacích zabývajících se problematikou systémů polní sběrnice vznikly nekompatibilní systémy polní sběrnice a profily pro automatizační zařízení, jako např. Safety a Motion-Control. Častokrát jsou v současné době jako rozhraní vyžadovány brány.

Pro docílení změny se společnost Phoenix Contact ve všech důležitých pracovních skupinách s odhodláním zasazuje o definici jednotného komunikačního standardu budoucnosti, který by byl nezávislý na výrobci. Jsme rádi, že zde v různých projektech pozorujeme velký pokrok.

OPC UA – jednotný komunikační standard i v poli

OPC UA se stává preferovanou volbou  

S dalším vývojem pro úroveň pole se OPC UA stává průmyslovým komunikačním standardem

OPC UA již dnes slouží jako komunikační standard vyšší úrovně v zařízeních. OPC UA bude nyní rozšířen o standardizované aplikační profily v poli, např. pro I/O, Safety nebo Motion.

Kromě toho budou definovány standardizované modely přístrojů pro jednotnou konfiguraci a jednotnou diagnostiku přístrojů v síti. Pracuje se také na popisu nezbytných zkoušek shody pro zajištění vysoké kompatibility. Celkově bude v budoucnu možno celoplošně připojit ke cloudu polní přístroje a tím průběžně propojit IT a OT.

OPC UA a TSN – konvergované sítě

Konvergence jako nutnost spolehlivé komunikace mezi IT a OT  

TSN umožňuje konvergované sítě

U sítí s distribuovanými časově kritickými aplikacemi umožňují další mechanismy TSN synchronizaci času a prioritizaci datových toků. TSN přitom označuje velký počet standardů v normě v IEEE 802.1, která by měla umožnit fungování standardního Ethernetu v reálném čase. To je důležité zejména v případě, kdy několik různých odpovědných osob definuje datové toky pomocí několika inženýrských nástrojů v konvergované síti. Každý si tak může být jistý, že jeho dílčí řešení neruší jinou komunikaci a že jiná komunikace neruší vlastní dílčí řešení. To zvyšuje spolehlivost a dostupnost vaší sítě.

Pro zajištění interoperability jsou různé vrstvy komunikace v různých pracovních skupinách definovány podle TSN a OPC. Všechny definice pracovních skupin vycházejí z profilu TSN pro průmyslovou komunikaci (profily TSN-IA), který je spravován normalizačním výborem IEC / IEEE 60802. Společnost Phoenix Contact se podílí v pracovních skupinách založených nadací OPC Foundation svými finančními a lidskými zdroji a společně tak nedefinuje nic menšího než standard průmyslové komunikace budoucnosti.

SPE a APL – ethernetové připojení až ke snímači

Šroubovice DNA  

Dvouvodičová technologie SPE se bude v budoucnu šířit sítí jako šroubovice DNA

Další podmínkou jednotného síťového propojení od snímače až po cloud je jednoduché připojení inteligentních snímačů a akčních členů do sítě. Single Pair Ethernet (SPE) to nejen usnadní, ale také zajistí větší kompaktnost s nižšími náklady. Místo čtyř párů vodičů bude pro přenos dat u SPE zapotřebí pouze jeden pár vodičů. V rámci IEEE se v různých pracovních skupinách pracuje na přenosových standardech 10 Mbps až 10 Gbps a přenosových vzdálenostech až 1000 m. Dvouvodičová technologie by také měla umožnit výkonnou dodávku dat a energie do koncových přístrojů pouze přes jeden pár vodičů.

Technologie APL (Advanced Physical Layer) vychází z technologie SPE. Byla speciálně vyvinuta pro použití v oblastech technologických procesů s jiskrovou bezpečností. To umožňuje IP komunikaci se snímačem bez přerušení systému a nutnosti použití bran. Potřebné standardy této technologie vznikají v rámci partnerského projektu třech organizací, které se zabývají technologií polní sběrnice (Fieldcom Group, ODVA a PI), a jedenácti průmyslových partnerů. Společnost Phoenix Contact jako jeden z iniciátorů tohoto projektu a průmyslový partner poskytuje finanční a lidské zdroje.

5G – spolehlivá mobilní komunikace pro mobilní aplikace

Kromě kabelové komunikace je pro moderní a flexibilní výrobu stále důležitější bezdrátová komunikace. Vývoj v oblasti dopravních systémů bez řidiče (FTS), mobilních koncových přístrojů (inteligentních zařízení) a spolupráce člověka a robota vyžaduje spolehlivou bezdrátovou komunikaci. Dosavadní standardy mobilní komunikace nenabízejí spolehlivost, diagnostiku kvality spojení a v jednotlivých zemích se navzájem liší.

3GPP (partnerský projekt 3. generace) proto v různých pracovních skupinách vyvíjí specifikace systému pro příští generaci mobilní komunikace, který je běžně označován jako 5G. Počátkem roku 2018 byla ve výboru ZVEI založena globální iniciativa 5G-ACIA (5G Alliance for Connected Industries and Automation) s cílem vytvořit standard 5G, který bude vhodný pro průmysl a zavedení do výroby již od samého počátku. Společnost Phoenix Contact pomohla iniciovat tento projekt a poskytla patřičné zdroje pro pracovní skupiny jako jeden z průkopníků v používání bezdrátových technologií v automatizační technice.

Kybernetická bezpečnost – základ veškeré komunikace

Zámek vzájemně propojuje segmenty sítě  

Tam, kde každý může komunikovat s každým, musejí být data obzvláště dobře chráněna

Průběžná komunikace není možná bez vhodných bezpečnostních opatření. Vaše data musejí být totiž chráněna zejména ve velkých otevřených systémech proti manipulaci a odcizení. Ačkoli teoreticky může komunikovat kdokoli s kýmkoli, měla by být povolena pouze předpokládaná komunikace.

Kromě práce v mnoha dalších pracovních skupinách společnost Phoenix Contact podpořila výzkumný projekt IUNO jako národní referenční projekt pro bezpečnost IT v Průmyslu 4.0. Cílem bylo identifikovat hrozby a rizika pro inteligentní továrnu budoucnosti a vyvinout vhodná ochranná opatření. Společně byla vyvinuta a ověřena univerzální řešení pro výzvy bezpečnosti IT v průmyslovém prostředí. Nyní mohou být využita jako plán zabezpečení IT v Průmyslu 4.0. Projekt byl úspěšně dokončen v září roku 2018 a závěrečná zpráva byla předložena Ministerstvu školství a výzkumu.

PHOENIX CONTACT, s.r.o.

Dornych 47
CZ-617 00 Brno
+420 542 213 401

Tato webová stránka používá soubory cookies , pokračováním v prohlížení stránek souhlasíte s naší cookie politikou. Více informací naleznete v našich zásadách o ochraně osobních údajů.

zavřít