De nieuwe standaard in de industriële communicatie: doorlopend tot in het veld

Industriële communicatiestandaarden

Eén voor allen, allen voor één

Een nieuwe, fabrikantoverkoepelende communicatiestandaard voor de automatisering.

Terug naar Technologieën

Categorieën

  • Single Pair Ethernet
    Single Pair Ethernet

    Phoenix Contact is uw essentiële partner voor de integratie van Single Pair Ethernet van de apparaatinterface en de bekabeling tot en met actieve netwerkcomponenten, van de sensoren in het veld tot en met de pc op kantoor.

In vele gremia en standaardiseringsprojecten ontstaat momenteel de basis voor de toekomst van de industriële communicatietechniek. Nieuwe communicatiestandaarden, zoals OPC UA, TSN, SPE en 5G, zullen superieur zijn ten opzichte van de bestaande systemen met betrekking tot kosten, datatransport, latentie en determinisme. Als technologieleider met ruim 30 jaar ervaring op het gebied van industriële communicatietechniek is Phoenix Contact actief in alle belangrijke standaardisatiegremia. Daar werken wij voor u mee aan een nieuwe, fabrikantoverkoepelende communicatiestandaard voor de automatisering.

Een overzicht van de communicatie van de toekomst

Waar vroeger slechts enkele apparaten via het ethernet waren gekoppeld, zijn tegenwoordig al grote netwerken ontstaan. In het kader van de digitalisering en Industrie 4.0 resp. IIoT worden in de toekomst nog veel meer veldapparaten geïntegreerd. Naast de besturingsdata zullen ze ook op de behoeften gerichte data naar verschillende bestemmingen in het netwerk en in de cloud overdragen. Om deze hoeveelheden data te kunnen aansturen en realtime-kritische toepassingen verder te kunnen gebruiken, zijn nieuwe technologieën noodzakelijk:

Gebruikslocaties van de nieuwe communicatiestandaarden in het netwerk  

De nieuwe technologieën TSN, SPE/APL, 5G en ook OPC UA mogen niet onafhankelijk van elkaar worden gezien, want deze vormen samen de communicatie van de toekomst

De communicatiestandaard OPC UA heeft zich reeds gevestigd op hoger geplaatste communicatielagen. Nu wordt deze standaard verder ontwikkeld voor de directe veldcommunicatie, zodat ook daar een algemene, fabrikantoverkoepelende communicatie mogelijk wordt gemaakt. In combinatie met Time Sensitive Networking (TSN) maakt OPC UA een realtime- en convergente communicatie tot in het veld of tussen besturingen mogelijk.

Tegelijkertijd wordt er ook gewerkt aan de fysieke overdrachtstechnologie. Single Pair Ethernet (SPE) maakt in de toekomst ethernet-overdracht mogelijk via slechts twee aders voor de ethernet-koppeling tot aan de sensor. Met 5G wordt een nieuwe mobiele telefoniestandaard gespecificeerd, die duidelijk betrouwbaarder en krachtiger is – voor een betrouwbare koppeling van de toenemende, mobiele toepassingen. Bij al deze projecten moet daarbij altijd worden gelet op cyberbeveiliging, die voortdurend moet worden aangepast aan de nieuwe systemen en gevaren. Alle standaarden bij elkaar vormen de basis voor de toekomst van de industriële communicatietechniek.

Onze kans: een gemeenschappelijke standaard voor de automatisering

Om de visies van Industrie 4.0 en IIoT te implementeren, is een uniform netwerk noodzakelijk; van de sensor via de machine en hoger geplaatste systemen tot in de cloud. Dit doorlopende netwerk is tot dusver echter moeilijk te realiseren, omdat in verschillende veldbusorganisaties incompatibele veldbussystemen en -profielen voor automatiseringsapparaten, zoals Safety en Motion-Control, zijn ontstaan. Tegenwoordig zijn dus vaak gateways nodig als interface.

Om dit te veranderen, is Phoenix Contact in alle belangrijke werkgemeenschappen intensief bezig, om een uniforme, fabrikantoverkoepelende communicatiestandaard van de toekomst te definiëren. Wij zijn verheugd dat wij hier in verschillende projecten reeds grote vooruitgang kunnen constateren.

OPC UA – ook in het veld de uniforme communicatiestandaard

OPC UA wordt de geprefereerde keuze  

Met de verdere ontwikkeling voor het veldniveau wordt OPC UA de communicatiestandaard van de industrie

OPC UA fungeert tegenwoordig in installaties al als hoger geplaatste communicatiestandaard. Nu wordt OPC UA uitgebreid met gestandaardiseerde toepassingsprofielen, bijv. voor I/O, Safety of Motion.

Bovendien worden gestandaardiseerde apparaatmodellen voor een uniforme configuratie en uniforme diagnose van de apparaten gedefinieerd in het netwerk. Ook de benodigde conformiteitstests voor een hoge compatibiliteit worden beschreven. Alles bij elkaar zal hiermee de mogelijkheid ontstaan voor een volledig dekkende koppeling van de veldapparaten in de cloud en daardoor een doorgaande verbinding van IT en OT.

OPC UA en TSN – convergente netwerken

Convergentie als noodzaak voor een betrouwbare communicatie tussen IT en OT  

TSN maakt convergente netwerken mogelijk

Voor netwerken met verdeelde, tijdkritische toepassingen maken aanvullende TSN-mechanismen een tijdsynchronisatie en prioritering van de datastromen mogelijk. TSN beschrijft daarbij talloze standaarden in de IEEE 802.1 die het standaard ethernet gereed moet maken voor realtime. Dit is met name belangrijk, wanneer verschillende leidinggevende personen met meerdere engineering-tools datastromen definiëren in een convergent netwerk. Zo kan iedereen er zeker van zijn dat zijn betreffende deeloplossing noch andere communicatie verstoort, noch daardoor wordt gestoord. Dit verhoogt de betrouwbaarheid en beschikbaarheid van uw netwerk.

Om interoperabiliteit te waarborgen, worden in verschillende werkgroepen alle lagen van de communicatie vastgelegd op basis van TSN en OPC. Alle definities van de werkgroepen zijn daarbij gebaseerd op het TSN-profiel voor industriële communicatie (TSN-IA-Profile) dat wordt gehanteerd in het standaardisatiegremium IEC/IEEE 60802. Phoenix Contact neemt met financiële resources en mankracht deel aan de door de OPC Foundation geïnitieerde werkgroepen en levert daardoor een bijdrage aan het definiëren van de industriële communicatiestandaard van de toekomst.

SPE en APL – Ethernet-koppeling tot aan de sensor

DNA-string  

De tweeaderige technologie SPE trekt in de toekomst als een DNA door het netwerk

Een andere voorwaarde voor de doorlopende koppeling van de sensor tot in de cloud is de eenvoudige integratie van intelligente sensoren en actoren in het netwerk. Met Single Pair Ethernet (SPE) wordt dit niet alleen eenvoudiger, maar ook duidelijk compacter en betaalbaarder. In plaats van tot dusver via vier aderparen is met SPE nog maar één aderpaar noodzakelijk voor de dataoverdracht. Binnen de IEEE wordt in verschillende werkgroepen aan overdrachtstandaarden van 10 MBit/s tot 10 GBit/s en aan overdrachtslengtes tot 1000 m gewerkt. De tweeaderige technologie moet bovendien de krachtige aanvoer van data en energie naar eindapparaten via slechts één aderpaar mogelijk maken.

De Advanced Physical Layer-Technologie (APL) is gebaseerd op de SPE-technologie. Deze werd speciaal ontwikkeld voor gebruik in intrinsiekveilige gebieden in de procestechniek. Deze maakt een op IP gebaseerde communicatie tot aan de sensor mogelijk zonder systeembruggen en gateways. De benodigde standaarden voor de technologie ontstaan in een gemeenschappelijk project van drie veldbusorganisaties (Fieldcom Group, ODVA en PI) en elf industriepartners. Als een van de initiators van dit project en als industriepartner neemt Phoenix Contact hieraan deel met financiële resources en mankracht.

5G – betrouwbare draadloze telefonie voor mobiele toepassingen

Naast de kabelgebonden communicatie wordt ook de draadloze communicatie steeds belangrijker voor een moderne en flexibele productie. Ontwikkelingen op het terrein van zelfrijdende transportsystemen (FTS), mobiele eindapparaten (Smart Devices) en de samenwerking van mens en robot vereisen een betrouwbare draadloze communicatie. De bestaande mobiele telefoniestandaarden bieden geen gegarandeerde betrouwbaarheid, geen diagnose van de verbindingskwaliteit en verschillen per land.

De 3GPP (3d Generation Partnership Project) stelt daarom in verschillende werkgroepen de systeemspecificaties op voor de volgende generatie draadloze telefonie, in het algemeen 5G genoemd. Met het doel 5G vanaf het begin geschikt voor de industrie te maken en in de productie op te nemen, werd begin 2018 in de ZVEI het mondiale initiatief 5G-ACIA (5G Alliance for Connected Industries and Automation) opgericht. Als één van de pioniers voor het gebruik van draadloze technologieën in de automatiseringstechniek heeft Phoenix Contact dit project mede geïnitieerd en stelt overeenkomstige resources beschikbaar in de werkgroepen.

Cyberbeveiliging – de basis van alle communicatie

Slot verbindt netwerksegmenten met elkaar  

Waar iedereen met iedereen kan communiceren, moet data bijzonder goed worden beschermd

Een doorlopende communicatie is niet mogelijk zonder overeenkomstige veiligheidsmaatregelen. Want uw data moeten met name in grote, open systemen worden beschermd tegen ongewenste veranderingen en diefstal. Hoewel theoretisch iedereen met iedereen kan praten, dient alleen gewenste communicatie te worden toegelaten.

Naast het meewerken in talloze andere werkgroepen heeft Phoenix Contact het onderzoeksproject IUNO ondersteund als het nationale referentieproject voor de IT-veiligheid in Industrie 4.0. Het doel was om bedreigingen en risico's voor de intelligente fabriek van de toekomst te identificeren en daarvoor geschikte beschermingsmaatregelen te ontwikkelen. Gezamenlijk werden algemeen bruikbare oplossingen voor de uitdagingen van de IT-veiligheid in de industriële omgeving ontwikkeld en getest. Deze kunnen nu als blauwdruk voor de IT-veiligheid in Industrie 4.0 worden geraadpleegd. Het project werd in september 2018 met succes afgerond en het eindrapport werd aan het ministerie voor onderwijs en onderzoek overhandigd.

PHOENIX CONTACT B.V.

Hengelder 56
6902 PA Zevenaar
Postbus 246
6900 AE Zevenaar
(0316) 59 17 20

Hi! Mijn naam is Phil, de chatbot van Phoenix Contact.

Ik maak u graag wegwijs op de E-Plaza. Waar kan ik u mee helpen? Klik rechts onderaan deze pagina om een chatgesprek met mij te starten.

Deze website maakt gebruik van cookies. Als u onze site blijft gebruiken gaat u akkoord met het gebruik van deze cookies.
Lees onze privacy policy voor meer informatie.

Sluiten