Az ipari kommunikáció új szabványa: átfogóan, egészen a terepig

Ipari kommunikációs szabványok

Egy mindenkiért, mindenki egyért

Új, gyártóktól független kommunikációs szabvány az automatizálás számára.

Vissza ide: Technológiák

Kategóriák

  • Single Pair Ethernet
    Single Pair Ethernet

    A Phoenix Contact az Ön kulcsfontosságú partnere a Single Pair (egy érpáros) Ethernet integrálása terén − a készülékinterfésztől kezdve a kábelezésen keresztül egészen az aktív hálózati összetevőkig, a terepi érzékelőktől az irodai PC-ig.

Sok grémium munkájával, számos szabványosítási projektben manapság jönnek létre a jövő ipari kommunikációs technikájának alapjai. Az olyan új kommunikációs szabványok, mint az OPC UA, a TSN, az SPE és az 5G messze felül fogják múlni az eddigi rendszereket a költségek, a sávszélesség, a látencia és a determinisztikus jelleg szempontjából. A Phoenix Contact, mint az ipari kommunikációs technika területén több mint 30 éves tapasztalattal rendelkező technológiailag vezető gyártó részt vesz az összes fontos szabványosítási grémium tevékenységében. Ott másokkal együtt alakítjuk ki a jövő gyártóktól független kommunikációs szabványát az automatizálás számára.

A jövő kommunikációjának áttekintése

Ahol korábban csak néhány készülék volt az Etherneten keresztül hálózatba kötve, ott ma már óriási hálózatok fejlődtek ki. A digitalizálás és az Ipar 4.0 ill. az IIoT keretében a jövőben még sokkal több terepi készülék bekötése is meg fog történni. A vezérlési adatok mellett ezek igény szerinti egyéb adatokat is továbbítani fognak a hálózat különböző célpontjaiba és a felhőbe. Ezen adatmennyiségek kezeléséhez és a valósidejűség szempontjából kritikus alkalmazások további üzemeltetéséhez új technológiákra van szükség:

Az új kommunikációs szabványok alkalmazási helyei a hálózatban  

A TSN, SPE/APL, 5G és OPC UA új technológiák nem tekinthetők egymástól függetlennek, hanem együtt jelentik a jövő kommunikációját.

Az OPC UA kommunikációs szabvány már helyet kapott a fölérendelt kommunikációs rétegekben. Most ennek a szabványnak a továbbfejlesztése zajlik a közvetlen terepi kommunikációhoz, így ott is lehetővé fog válni az átfogó, gyártóktól független kommunikáció. A Time Sensitive Networking (TSN, időérzékeny hálózatba kötés) megoldásával együtt az OPC UA lehetővé teszi a valós idejű és konvergens kommunikációt egészen a terepig, vagy a vezérlők között.

Egyidejűleg dolgozunk az átvitel fizikai feltételein is. A Single Pair Ethernet (SPE, egy érpáros Ethernet) a jövőben lehetővé fogja tenni az Ethernetes adatátvitelt mindössze két huzalon keresztül abból a célból, hogy egészen az érzékelőig megvalósuljon az Ethernet kapcsolat. Az 5G olyan mobiltelefon-szabvány, amely jóval megbízhatóbb és nagyobb teljesítőképességű az elődeinél – célja az egyre több mobil alkalmazás megbízható bekötése. Mindezen projekteknél mindig figyelmbe kell venni a cyber security (kiberbiztonság) szempontjait, amelyeket folyamatosan hozzá kell igazítani az új rendszerekhez és veszélyekhez. A manapság megszülető szabványok együttesen képezik a jövő ipari kommunikációs technikájának alapjait.

Esélyünk: a közös automatizálási szabvány

Az Ipar 4.0 és az IIoT vízióinak megvalósításához szükség van a teljes körű hálózatba kötésre, az érzékelőktől kezdve a gépen és a fölérendelt rendszereken keresztül egészen a felhőig. Ez a mindent átfogó hálózatosítás mindeddig azonban csak nehezen volt megvalósítható, mivel a terepi buszokkal foglalkozó szervezetek egymással nem kompatibilis, különböző terepibusz-rendszereket és -profilokat hoztak létre az automatizálási készülékekhez − ilyenek pl. a Safety és a Motion Control. Gyakran átjárókra is szükség van interfészként.

Ezen helyzet megváltoztatása érdekében a Phoenix Contact elszántan fellép az összes meghatározó munkaközösségben a jövő egységes, gyártóktól független kommunikációs szabványának definiálásáért. Örömmel jelenthetjük, hogy különböző projektekben már nagy előrehaladást sikerült elérni.

OPC UA – egységes kommunikációs szabvány a terepen is

Az OPC UA kitüntetett választás lesz  

A terepi szint irányába történő továbbfejlesztéssel az OPC UA az ipar kommunikációs szabványává fog válni

Az OPC UA manapság már fölérendelt kommunikációs szabványként szolgál a berendezésekben. Jelenleg zajlik az OPC UA bővítése szabványosított terepi alkalmazási profilokkal, pl. az I/O, a Safety vagy a Motion céljaira.

Ezenkívül szabványosított készülékmodellek meghatározása is folyamatban van, a hálózatba kötött készülékek egységes konfigurálása és egységes diagnosztizálása érdekében. A nagy kompatibilitást igazoló megfelelőségi tesztek kidolgozása is része a szabványosítási folyamatnak. Összességében mindezek a jövőben lehetővé fogják tenni a terepi készülékek nagy területet lefedő bekötését a felhőbe, ami lehetőséget fog teremteni az IT és az OT átfogó összekapcsolására.

OPC UA és TSN – konvergens hálózatok

A konvergencia szükséges az IT és az OT közötti megbízható kommunikációhoz  

A TSN lehetővé teszi a konvergens hálózatokat

Az elosztott, az idő szempontjából kritikus alkalmazásokat összefogó hálózatok számára a kiegészítő TSN mechanizmusok lehetővé teszik az adatáramok időbeli szinkronizálását és priorizálását. A TSN számos szabványt takar az IEEE 802.1 szabványon belül, amelyeknek alkalmassá kell tenniük az Ethernetet a valós idejű működésre. Ez különösen akkor fontos, ha több felelős munkatárs különböző műszaki tervező eszközökkel adatáramokat határoz meg egy konvergens hálózatban. Így mindegyikük biztos lehet abban, hogy a saját részmegoldásuk egyrészt nem zavarja a mások kommunikációját, másrészt azok sem zavarják az övét. Ez tovább növeli a hálózat megbízhatóságát és rendelkezésre állását.

Az interoperabilitás megőrzése érdekében a különböző munkacsoportok a kommunikáció összes rétegében a TSN és az OPC alapján rögzítik a folyamatokat. Ennek során a munkacsoportok összes definíciója az ipari kommunikáció TSN profilján alapul (TSN-IA profil), amelyet az IEC/IEEE 60802 szabványosítási grémium kezel. A Phoenix Contact pénzügyi és emberi erőforrásokkal részt vesz az OPC Foundation által kezdeményezett munkacsoportok tevékenységében, ami nem kevesebbet jelent, mint a jövő ipari kommunikációs szabványának meghatározását.

SPE és APL – Ethernet-csatlakozás egészen az érzékelőig

DNA-ág  

Az SPE kéthuzalos technológia a jövőben DNA-ként végighúzódik a hálózaton

Az érzékelőktől a felhőig terjedő átfogó hálózatba kötés további előfeltétele az intelligens szenzorok és aktorok egyszerű bekötése a hálózatba. A Single Pair Ethernet (SPE) megjelenésével ez nemcsak egyszerűbben, hanem jelentősen kisebb méretekben és kedvezőbb költségekkel válik lehetővé. Az eddigi négy érpár helyett az SPE esetében már csak egy érpár szükséges az adatátvitelhez. Az IEEE keretében különböző munkacsoportok dolgoznak a 10 Mbit/s és 10 Gbit/s közötti sebességű és max. 1000 m átviteli távolságú adatátviteli szabványokon. A kéthuzalos technológiának ezenkívül lehetővé kell tennie a végberendezések adatokkal és energiával való nagyteljesítményű ellátását, csupán egy érpáron keresztül.

Az Advanced Physical Layer (APL) technológia az SPE technológián alapul. Ezt speciálisan a folyamattechnika gyújtószikra-mentes területein történő alkalmazásra fejleszették ki. A rendszer lehetővé teszi az IP-alapú kommunikációt egészen az érzékelőig, megszakítások és átjárók nélkül. E technológia szükséges szabványait közös projektben dolgozza ki három terepi buszokkal foglalkozó szervezet (Fieldcom Group, ODVA és PI) és tizenegy ipari partner. Ezen projekt kezdeményezőinek egyikeként és ipari partnerként a Phoenix Contact pénzügyi és emberi erőforrásokkal is részt vesz a munkában.

5G – megbízható mobiltelefonálás mobil alkalmazásokhoz

A kábelhez kötött kommunikáció mellett a vezeték nélküli kommunikáció is egyre fontosabb a korszerű és rugalmas gyártás számára. A vezető nélküli szállítási rendszerek (FTS), a mobil végberendezések (smart devices), valamint az ember és a robot közötti együttműködés területein végrehajtott fejlesztések megbízható vezeték nélküli kommunikációt tesznek szükségessé. Az eddigi mobiltelefon-szabványok nem kínálják a garantált megbízhatóságot és az összeköttetés minőségének diagnosztikáját, továbbá országonként eltérnek.

A 3GPP (3rd Generation Partnership Project) ezért különböző munkacsoportokban kidolgozza a mobiltelefonálás következő generációjának rendszerspecifikációit, amit általában az 5G rövidítéssel jelölnek. Azzal a céllal, hogy az 5G már a kezdetektől fogva alkalmas legyen ipari célokra és elterjedjen a gyártásban, 2018 elején a ZVEI keretében létrejött az 5G-ACIA (5G Alliance for Connected Industries and Automation) globális kezdeményezés. A vezeték nélküli technológiák automatizálástechnikai alkalmazásának úttörőjeként a Phoenix Contact egyik kezdeményezője ennek a projektnek, és a munkacsoportok rendelkezésére bocsátja a megfelelő erőforrásokat.

Cyber security – az összes kommunikáció alapja

Zár köti össze a hálózati szegmenseket egymással  

Ahol mindenki kommunikálhat mindenkivel, ott az adatokat különösen jól kell védeni

Az átfogó kommunikáció nem lehetséges a megfelelő biztonsági intézkedések nélkül. Az adatokat ugyanis meg kell védeni a nem kívánt módosításoktól és a lopástól, különösen a nagy és nyitott rendszerekben. Tehát noha elméletileg mindenki beszélhet mindenkivel, csak a szándékolt kommunikációt szabad engedélyezni.

A Phoenix Contact a számos más munkacsoportban folytatott együttműködés mellett az IT biztonság és az Ipar 4.0 nemzeti referenciaprojektjeként támogatta az IUNO kutatási projektet. Ennek célja a jövő intelligens gyárát érintő fenyegetések és kockázatok meghatározása, valamint az ezekkel szembeni megfelelő védőintézkedések kifejlesztése. Az érdekeltek együtt fejlesztettek ki és teszteltek általánosan alkalmazható megoldásokat az ipari környezet IT biztonsággal szembeni kihívásaira. Ezeket mostantól tervrajzokként lehet felhasználni az IT biztonság és az Ipar 4.0 terén. A projekt 2018 szeptemberében sikeresen lezárult, a záró beszámolót átadtuk az oktatási és kutatási minisztériumnak.

PHOENIX CONTACT Kft.

H-2040 Budaörs,
Gyár u. 2.
(+36)-23/501-160

Ez a honlap cookie-kat (sütiket) használ, a böngészés folytatásával Ön elfogadja a cookie-kra (sütikre) vonatkozó szabályainkat. További információkért olvassa el az adatvédelmi szabályainkat.

Bezárás