Den nye standard inden for industriel kommunikation: Universel helt ud i felten

Industrielle kommunikationsstandarder

En for alle, alle for en

En ny, producentuafhængig kommunikationsstandard til automatiseringen.

Tilbage til Teknologier

Kategorier

  • Single Pair Ethernet
    Single Pair Ethernet

    Phoenix Contact er din nøglepartner mht. integration af Single Pair Ethernet fra enhedens grænseflade og fortrådning til den aktive netværkskomponent, fra sensorer i felten til pc'en på kontoret.

De grundlæggende rammer for fremtiden for industriel kommunikationsteknologi udvikles for tiden i mange udvalg og standardiseringsprojekter. Nye kommunikationsstandarder som OPC UA, TSN, SPE og 5G vil være hidtidige systemer overlegne mht. omkostninger, datagennemgang, forsinkelsestid og deterministiske sammenhænge. Som teknologisk førende med mere end 30 års erfaring inden for industriel kommunikationsteknologi er Phoenix Contact involveret i alle vigtige standardiseringsudvalg. Der vil vi designe en ny, producentafhængig kommunikationsstandard til automatisering.

Et overblik over fremtidens kommunikation

Hvor der tidligere kun blev tilsluttet nogle få enheder via Ethernet, er der allerede vokset store netværk frem i dag. Som digitaliseringen og Industrie 4.0 eller IIoT skrider frem, vil der fremover blive integreret mange flere fieldkomponenter. Udover kontroldata overfører de også efterspørgselsorienterede data til forskellige destinationer i netværket og i skyen. For at styre disse datamængder og fortsætte med at operere med applikationer, der er kritiske mht. realtid, er nye teknologier nødvendige:

Indsatsområder for de nye kommunikationsstandarder i netværket  

De nye teknologier TSN, SPE/APL, 5G og også OPC UA er ikke uafhængige af hinanden, men udgør sammen fremtiden for kommunikation

Kommunikationsstandarden OPC UA er allerede etableret på overordnede lag af kommunikationen. Nu bliver denne standard videreudviklet til direkte feltkommunikation, således at en universel, producentuafhængig kommunikation også muliggøres her. I forbindelse med Time Sensitive Networking (TSN) tillader OPC UA en realtidsegnet og konvergent kommunikation helt ud i felten eller mellem styringer.

Samtidig arbejdes der også på de fysiske forhold omkring overførsler. Fremover muliggør Single Pair Ethernet (SPE) en Ethernet-overførsel over blot to ledninger til Ethernet-forbindelsen indtil sensoren. 5G specificerer en ny mobilstandard, der er betydeligt mere pålidelig og effektiv – for en pålidelig forbindelse mellem et stigende antal mobile applikationer. I alle disse projekter skal der altid tages hensyn til cybersikkerheden, som konstant skal tilpasses de nye systemer og trusler. Alle netop oprettede standarder danner tilsammen de grundlæggende rammer for fremtiden for industriel kommunikationsteknologi.

Vores chance: En fælles standard til automatiseringen

For at gennemføre visionerne i Industrie 4.0 og IIoT er det nødvendigt med et holistisk netværk fra sensor og maskine til overordnede systemer og videre til skyen. Denne universelle sammenkobling har dog hidtil været svær, da der i de forskellige fieldbussammensætninger er opstået inkompatible fieldbussystemer og -profiler til automatiseringsenheder som f.eks. Safety and Motion Control. Det betyder, at det i dag ofte er nødvendigt med gateways som grænseflade.

For at ændre dette engagerer Phoenix Contact sig i alle indflydelsesrige arbejdsgrupper for at definere en ensartet, producentafhængig kommunikationsstandard til fremtiden. Vi er glade for her allerede nu at kunne se store fremskridt i forskellige projekter.

OPC UA – den universelle kommunikationsstandard, også i felten

OPC UA bliver det foretrukne valg  

Med videreudviklingen til feltniveau bliver OPC UA industriens kommunikationsstandard

OPC UA fungerer allerede i dag som overordnet kommunikationsstandard i anlæg. Nu udvides OPC UA med standardiserede anvendelsesprofiler i felten, f.eks. til I/O, Safety eller Motion.

Derudover defineres der standardiserede enhedsmodeller til ensartet konfiguration og diagnosticering af enhederne i netværket. Også de nødvendige overensstemmelsestests for en høj kompatibilitet er beskrevet. Alt i alt vil dette betyde, at feltenhederne i fremtiden vil kunne forbindes til skyen overalt, hvilket muliggør en sammenhængende forbindelse mellem IT og OT.

OPC UA og TSN – konvergente netværk

Konvergens som nødvendighed for pålidelig kommunikation mellem IT og OT  

TSN muliggør konvergente netværk

Til netværk med distribuerede, tidskritiske applikationer tillader yderligere TSN-mekanismer tidssynkronisering og prioritering af datastrømmene. TSN betegner dermed en større mængde standarder i IEEE 802.1, som skal gøre standarden for Ethernet realtidsegnet. Dette er især vigtigt, når flere ansvarlige definerer datastrømme med flere tekniske værktøjer i et konvergeret netværk. Så kan alle være sikre på, at deres respektive delløsning hverken forstyrrer eller forstyrres af anden kommunikation. Dette øger dit netværks pålidelighed og tilgængelighed.

For at sikre interoperabilitet er forskellige lag af kommunikation baseret på TSN og OPC i forskellige arbejdsgrupper. Alle definitioner af arbejdsgrupperne er baseret på TSN-profilen til industriel kommunikation (TSN-IA profiler), som forvaltes i standardiseringsorganet IEC/IEEE 60802. Phoenix Contact deltager i de arbejdsgrupper, som OPC Foundation har indledt med økonomiske og menneskelige ressourcer, og definerer derfor intet mindre end fremtidens industrielle kommunikationsstandard.

SPE og APL – Ethernet-tilslutning helt hen til sensoren

DNA-streng  

2-leder-teknologien SPE vil i fremtiden løbe som en DNA-streng gennem netværket

Et andet krav til et integreret netværk fra sensoren til skyen er en enkel forbindelse mellem intelligente sensorer og aktuatorer i netværket. Med Single Pair Ethernet (SPE) bliver dette ikke blot nemmere, men også tydeligt mere kompakt og økonomisk. I stedet for som hidtil fire trådpar er der med SPE kun brug for et ledningspar til dataoverførsel. Inden for IEEE arbejdes der i forskellige arbejdsgrupper på overførselsstandarder på 10 Mbit/s til 10 GBit/s og overførselslængder på op til 1000 m. Teknologien med to ledninger skal også muliggøre en kraftig forsyning af periferiapparater med data og energi over kun et ledningspar.

Advanced Physical Layer-teknologien (APL) er baseret på SPE-teknologien. Den er specielt udviklet til anvendelse i egensikre områder af procesteknikken. Dette muliggør en IP-baseret kommunikation helt hen til sensoren uden brud på systemet og gateways. De nødvendige standarder for denne teknologi er resultatet af et samarbejdsprojekt mellem tre fieldbus-organisationer (Fieldcom Group, ODVA og PI) og elleve industripartnere. Som en af initiativtagerne til dette projekt og som industripartner er Phoenix Contact involveret i økonomiske og menneskelige ressourcer.

5G – pålidelig mobiltelefoni til mobile anvendelser

Udover kabelbaseret kommunikation bliver trådløs kommunikation stadig vigtigere for moderne og fleksibel produktion. Udviklingen inden for automatiserede styrede køretøjer (AGV), mobile enheder (smart devices) og samarbejde mellem menneske og robot kræver pålidelig trådløs kommunikation. Hidtidige mobiltelefonistandarder giver ingen garanteret pålidelighed, ingen diagnose af forbindelseskvaliteten og varierer fra land til land.

Projektet 3GPP (3rd Generation Partnership Project) udarbejder derfor i forskellige arbejdsgrupper systemspecifikationer til den næste generation af mobiltelefoni, almindeligvis betegnet som 5G. Med det mål at udforme en 5G, der er klar til industrien fra begyndelsen, og etablere den i produktionen, blev det globale initiativ 5G-ACIA (5G Alliance for Connected Industries and Automation) grundlagt i ZVEI i begyndelsen af 2018. Som en af pionererne for brugen af trådløse teknologier inden for automationsteknologi har Phoenix Contact bidraget til at igangsætte dette projekt og stiller ressourcer til rådighed i arbejdsgrupperne.

Cyber Security – grundlaget for al kommunikation

Lås forbinder netværkssegmenter med hinanden  

Hvor alle kan kommunikere med alle, skal dataene være særligt godt beskyttede

Universel kommunikation er ikke mulig uden tilsvarende sikkerhedsforanstaltninger. Fordi dine data skal beskyttes, især i store åbne systemer mod uønskede ændringer og tyveri. Så selv om enhver teoretisk set kan tale med enhver, må kun ønsket kommunikation være tilladt.

Ud over at arbejde i mange andre arbejdsgrupper støttede Phoenix Contact forskningsprojektet IUNO som det nationale referenceprojekt for it-sikkerhed i Industrie 4.0. Målet var at identificere trusler og risici for fremtidens intelligente fabrik og udvikle passende beskyttelsesforanstaltninger. Generelle løsninger til udfordringerne ved it-sikkerhed i det industrielle miljø blev udviklet og testet sammen. Disse kan nu bruges som blueprint for it-sikkerhed i Industrie 4.0. Projektet blev afsluttet i september 2018, og den endelige rapport blev forelagt det tyske ministerium for undervisning og forskning (Ministerium für Bildung und Forschung).

PHOENIX CONTACT A/S

Hammerholmen 48
Postboks 1181
2650 Hvidovre
36 77 44 11

Denne hjemmeside anvender cookies. Ved at fortsætte accepterer du vores cookie regler. Læs vores erklæring om beskyttelse af persondata.

Luk