Teollisuuden tiedonsiirron uusi standardi: kattava kentälle saakka

Teollisuuden tiedonsiirtostandardit

Yksi kaikkien, kaikki yhden puolesta

Uusi ja eri valmistajille soveltuva automatisoinnin tiedonsiirtostandardi.

Takaisin: Teknologiat

Kategoriat

  • Single Pair Ethernet
    Single Pair Ethernet

    Phoenix Contact on avainkumppani Single Pair Ethernetin integraatioon laiteliitännästä kaapelointiin, aktiivisiin verkkokomponentteihin sekä antureista kentällä aina toimiston tietokoneeseen.

Tällä hetkellä useat toimikunnat ja standardisointiprojektit muodostavat perustaa tulevaisuuden teolliselle tiedonsiirtotekniikalle. Uudet tiedonsiirtostandardit, kuten OPC UA, TSN SPE ja 5G jättävät taakseen nykyisten järjestelmien kustannukset, tietosuorituskyvyn, latenssin ja determinismin. Teknologiajohtaja Phoenix Contactilla on yli 30 vuoden kokemus teollisuuden tiedonsiirtotekniikan alalta ja on mukana kaikissa tärkeissä standardointikomiteoissa. Niissä suunnittelemme sinulle uutta, eri valmistajille sopivaa automaation tiedonsiirtostandardia.

Silmäys tulevaisuuden tiedonsiirtoon

Entiset muutaman laitteen Ethernetiin verkotetut laitteet ovat nykyään kasvaneet suuriksi verkostoiksi. Digitalisoinnin ja Industrie 4.0 sekä IIoT:n myötä tulevaisuudessa kytketään entistäkin enemmän kenttälaitteita. Ohjaustietojen lisäksi käyttötarpeen mukaiset tiedot siirretään eri kohteisiin verkossa ja pilveen. Uudet teknologiat ovat välttämättömiä näiden tietomäärien ohjaukseen ja reaaliaikaisten sovellusten käyttöön:

Verkon uusien tiedonsiirtostandardien käyttökohteet  

Uusia teknologioita TSN, SPE/APL, 5G ja myös OPC UA:ta ei tule nähdä toisistaan riippuvaisina, vaan ne muodostavat tulevaisuuden tiedonsiirron yhdessä.

Tiedonsiirtostandardi OPC UA on vakiinnuttanut asemansa ylemmillä tiedonsiirtotasoilla. Nyt tätä standardia on kehitetty suoraan kenttätiedonsiirtoon, jolloin myös siellä mahdollistetaan jatkuva, eri valmistajista riippumaton tiedonsiirto. OPC UA mahdollistaa yhdessä Time Sensitive Networking (TSN) -ominaisuuden kanssa reaaliaikaisen ja yhdenmukaisen tiedonsiirron kentälle tai ohjauslaitteiden välille.

Samanaikaisesti työskennellään myös fyysisen siirron parissa. Tulevaisuudessa Single Pair Ethernet (SPE) mahdollistaa kaksijohtimisen Ethernet-siirron Ethernet-liitännästä tunnistimeen. 5G:n myötä määritetään uusi langattoman tiedonsiirron standardi, joka on huomattavasti luotettavampi ja suorituskykyisempi – kasvavien mobiilisovellusten luotettavien yhteyksien mahdollistamiseen. Kaikissa näissä projekteissa tulee ottaa huomioon kyberturvallisuus, jota tulee jatkuvasti sovitella uusiin järjestelmiin ja uhkiin. Kaikki uudet standardit muodostavat perustan tulevaisuuden teolliselle tiedonsiirtotekniikalle.

Mahdollisuutemme: automaation yhteinen standardi

Teollisuus 4.0: n ja IIoT:n visioiden toteuttamiseksi tarvitaan kokonaisvaltaista verkottumista tunnistimesta koneen ja korkeamman tason järjestelmien välille aina pilveen asti. Tällainen kattava verkottuminen on tähän mennessä ollut kuitenkin vaikeaa, sillä eri kenttäväyläjärjestelmiin on syntynyt automatisointilaitteisiin yhteensopimattomia kenttäväyläjärjestelmiä ja -profiileja, kuten esimerkiksi Safety ja Motion-Control. Nykyään liitäntänä tarvitaan siis yhdyskäytäviä.

Tämän muuttamiseksi Phoenix Contact osallistuu aktiivisesti kaikkiin vaikutusvaltaisiin työryhmiin tulevaisuuden yhtenäisen, valmistajasta riippumattoman tiedonsiirtostandardin määrittämiseksi. Iloksemme voimme todeta suurta edistymistä useissa eri projekteissa.

OPC UA – yhtenäinen tiedonsiirtostandardi myös kentällä

OPC UA tulee yhä suositummaksi  

Kenttätason jatkokehittely tekee OPC UA:sta teollisuuden tiedonsiirtostandardin

OPC UA toimii jo tänään järjestelmien ylempitasoisena tiedonsiirtostandardina. Nyt OPC UA:ta laajennetaan kentän standardisoiduilla käyttöprofiileilla, kuten I/O, Safety tai Motion.

Lisäksi määritellään standardoidut laitemallit verkon laitteiden yhdenmukaiselle konfiguroinnille ja yhtenäiselle diagnostiikalle. Lisäksi kuvataan vaadittavat vaatimustenmukaisuustestit korkean yhteensopivuuden varmistamiseksi. Tämä tarkoittaa, että tulevaisuudessa kattava kenttälaitteiden liitäntä pilveen on mahdollista ja sen kautta jatkuva yhteys IT:hen ja OT:hen.

OPC UA ja TSN – yhtenevät verkot

Konvergenssi on välttämättömyys IT ja OT:n väliselle tiedonsiirrolle  

TSN mahdollistaa yhtenevät verkot

Hajautetuilla, aikakriittisillä sovelluksilla varustettuihin verkkoihin mahdollistavat ylimääräiset Time Sensitive Networking -mekanismit (TSN) aikasynkronisoinnin sekä tietovirtojen priorisoinnin. IEEE 802.1:ssä TSN kuvaa useita erilaisia standardeja, joiden pitäisi tehdä perus-Ethernetistä reaaliaikaisen. Tämä on tärkeää etenkin silloin, kun useat vastuuhenkilöt määrittävät samassa verkossa tietovirtoja useilla eri suunnittelutyökaluilla. Näin voidaan olla varmoja, ettei yksikään osaratkaisu häiriinny muista tiedonsiirroista. Tämä parantaa verkon luotettavaa käytettävyyttä entisestään.

Yhteentoimivuuden varmistamiseksi perustuvat eri työryhmissä kaikki tiedonsiirtokerrokset TSN:ään ja OPC:hen. Kaikki työryhmien määritelmät perustuvat teollisuuden tiedonsiirron TSN-profiiliin (TSN-IA-profiilit), jota hallinnoidaan standardointikomiteassa IEC/IEEE 60802. Phoenix Contact osallistuu OPC Foundationin perustamiin työryhmiin taloudellisilla ja henkilöstöresursseilla ja on näin mukana määrittämässä tulevaisuuden teollisuuden tiedonsiirtostandardeja.

SPE ja APL – Ethernet-liitäntä anturiin saakka

DNA-säie  

Tulevaisuudessa kaksijohdinteknologia SPE kulkee verkon läpi kuin DNA

Älykkäiden antureiden ja toimilaitteiden helppo liitäntä verkkoon mahdollistaa kattavan verkottumisen anturista aina pilveen saakka. Single Pair Ethernet (SPE) ei tee tästä pelkästään helpompaa, vaan myös huomattavasti kompaktimpaa sekä edullisempaa. Entisen neljän johdinparin sijasta SPE tarvitsee tiedonsiirtoon ainostaan yhden johdinparin. Eri työryhmät IEEE:n sisällä työstävät 10 MBit/s - 10 GBit/s tiedonsiirtostandardeja sekä jopa 1000 m:n tiedonsiirtoetäisyyksiä. Lisäksi kaksijohdinteknologian pitäisi mahdollistaa päätelaitteiden tehokas datan ja energian syöttö vain yhdellä johdinparilla.

Advanced Physical Layer-teknologia (APL) perustuu SPE-teknologiaan. Se on kehitetty erityisesti käyttöön prosessitekniikan luonnostaan vaarattomille alueille. Tämä mahdollistaa IP-pohjaisen tiedonsiirron anturiin asti ilman järjestelmäkatkoja ja yhdyskäytäviä. Tämän teknologian välttämättömät standardit syntyvät kolmen kenttäväyläorganisaation (Fieldcom Group, ODVA ja PI) sekä 11 teollisuuskumppanin yhteisessä projektissa. Yhtenä tämän hankkeen aloitteentekijänä ja teollisuuskumppanina Phoenix Contact osallistuu taloudellisilla ja henkilöstöresurseilla.

5G – luotettava mobiiliverkko mobiilisovelluksiin

Modernin ja joustavan tuotannon kannalta on langallisen tiedonsiirron lisäksi langaton tiedonsiirto yhä tärkeämpää. Ilman kuljettajaa käytettävien kuljetusjärjestelmien (FTS) kehittäminen, mobiilien päätelaitteiden (Smart Devices) sekä ihmisen ja robotin yhteistyö vaativat luotettavaa langatonta tiedonsiirtoa. Aiemmat langattoman tiedonsiirron standardit eivät tarjoa taattua luotettavuutta, eivätkä yhteyden laadun diagnostiikkaa ja ne vaihtelevat maittain.

3GPP (3rd Generation Partnership Project) kehittää eri työryhmissä järjestelmäspesifikaatiot seuraavan sukupolven mobiiliverkkoon, jota kutsutaan nimellä 5G. Vuoden 2018 alussa perustettiin ZVEI:ssa globaali aloite 5G-ACIA (5G Alliance for Connected Industries and Automation), jonka tavoitteena on soveltaa 5G jo alusta alkaen teollisuudelle sopivaksi ja saada se tuotantoon. Phoenix Contact on yksi automaatiotekniikan langattomien teknologioiden edelläkävijöistä ja on auttanut tämän projektin käynnistämisessä ja antanut resursseja työryhmien käyttöön.

Kyberturvallisuus – kaiken tiedonsiirron perusta

Lukko yhdistää verkkosegmentit toisiinsa  

Siellä, missä on runsaasti tiedonsiirtoa, tulee tietojen olla erittäin hyvin suojattuja

Jatkuva tiedonsiirto ei ole mahdollista ilman asiaankuuluvia turvatoimenpiteitä. Etenkin suurissa, avoimissa järjestelmissä tietosi tulee suojata ei-toivotuilta muutoksilta sekä varkauksilta. Vaikka kommunikaatio on periaatteessa mahdollista kaikkien kanssa, tulisi ainoastaan halutun viestinnän olla sallittua.

Useissa muissa työryhmissä työskentelyn lisäksi Phoenix Contact on tukenut tutkimushanke IUNO:a Industrie 4.0:n IT-turvallisuuden kansalliseksi viiteprojektiksi. Tavoite oli tunnistaa tulevaisuuden älykkään teollisuuden uhat ja riskit sekä kehittää sopivia suojatoimenpiteitä niitä vastaan. Teollisuusympäristössä kehitimme ja testasimme yleishyödyllisiä ratkaisuja IT-turvallisuuden haasteisiin. Tätä voidaan käyttää mallikappaleena Industrie 4.0:n IT-turvallisuudelle. Projekti päättyi onnistuneesti syyskuussa 2018 ja päätösraportti on luovutettu Saksan opetus- ja tutkimusministeriölle.

PHOENIX CONTACT OY

Niittytie 11
FI-01300 Vantaa
Contact Center:
+358 (0)9 3509 0290

Tekninen asiakaspalvelu:
+358 (0)9 3509 0260

Tämä sivusto käyttää evästeitä. Jatkamalla sivuston selaamista, hyväksyt evästeiden käytön. Lue lisää ehdoistamme.

Sulje