Den nye standarden innen industriell kommunikasjon: Sømløst frem til felten

Industrielle kommunikasjonsstandarder

En for alle, alle for en

En ny, produsentuavhengig kommunikasjonsstandard for automatiseringen.

Tilbake til Teknologier

Kategorier

  • Single Pair Ethernet
    Single Pair Ethernet

    Phoenix Contact er din hovedpartner for integrering av Single Pair Ethernet, fra komponentgrensesnittet og kablingen og helt til den aktive nettverkskomponenten, fra sensorsystemet i felten og til PC-en på kontoret.

I mange komiteer og standardiseringsprosjekter oppstår for tiden selve grunnpilarene for fremtiden til den industrielle kommunikasjonsteknikken. Nye kommunikasjonsstandarder som OPC UA, TSN, SPE og 5G kommer til å være overlegne sammenlignet med dagens systemer med hensyn til kostnader, datagjennomstrømning, latens og determinisme. Som ledende teknologiaktør med flere enn 30 års erfaring innenfor industriell kommunikasjonsteknikk er Phoenix Contact delaktig i alle viktige standardiseringskomiteer. Her er vi med på å utforme en ny, produsentuavhengig kommunikasjonsstandard for automatiseringen.

Oversikt over fremtidens kommunikasjon

Der tidligere kun noen få enheter var nettorganisert via Ethernet, har man i dag store nettverk. I takt med digitaliseringen og Industrie 4.0 eller IIoT vil enda mer feltutstyr bli implementert i fremtiden. I tillegg til styredata vil de også overføre behovsrettede data til forskjellige mål i nettverket og i skyen. For å kunne styre disse datamengdene og fortsatt drifte sanntidskritiske applikasjoner kreves det nye teknologier.

Brukssteder for de nye industrielle kommunikasjonsstandardene i nettverket  

De nye teknologiene TSN, SPE/APL, 5G og også OPC UA skal ikke betraktes som uavhengige av hverandre, men danner sammen fremtidens kommunikasjon

Kommunikasjonsstandard OPC UA er allerede veletablert på overlagrede kommunikasjonssjikt. Denne standarden blir nå videreutviklet for direkte feltkommunikasjon, slik at en sømløs, produsentuavhengig kommunikasjon er mulig også her. Kombinert med Time Sensitive Networking (TSN) åpner OPC UA for sanntidsegnet og konvergent kommunikasjon frem til felten eller mellom kontrollere.

Samtidig arbeides det også med overføringsegenskapene. Single Pair Ethernet (SPE) åpner fremover for en Ethernet-overføring via kun to tråder for Ethernet-tilknytningen frem til sensoren. Med 5G spesifiseres en ny mobilradiostandard som er betydelig mer pålitelig og med kraftigere ytelse – for pålitelig tilknytning av et stadig høyere antall mobile anvendelser. Ved alle disse prosjektene må faktoren Cyber Security hensyntas, som igjen må tilpasses de nye systemene og farene kontinuerlig. Alle standarder som for tiden oppstår, danner selve grunnpilarene for fremtiden til den industrielle kommunikasjonsteknikken.

Vår mulighet: En felles standard for automatisering

For å implementere visjonene til Industrie 4.0 og IIoT forutsettes en helhetlig nettorganisering, fra sensor, maskin og overordnede systemer og helt inn i skyen. Denne konsekvente nettorganiseringen har så langt ikke vært enkel, ettersom det i forskjellige feltbussorganisasjoner har oppstått inkompatible feltbussystemer og -profiler for automatiseringsutstyr som blant annet Safety og Motion-Control. Derfor benyttes Gateways ofte som grensesnitt.

For å endre dette går Phoenix Contact inn med stort engasjement i samtlige relevante arbeidsgrupper med det mål å definere en produsentuavhengig kommunikasjonsstandard for fremtiden. Det er med stor glede vi fastsetter betydelige fremskritt på forskjellige prosjekter allerede nå.

OPC UA – den enhetlige kommunikasjonsstandarden også i felten

OPC UA blir foretrukket valg  

Med videreutviklingen for feltnivået blir OPC UA industriens kommunikasjonsstandard

Allerede i dag fungerer OPC UA som overlagret kommunikasjonsstandard i anlegg. Nå utvides OPC UA med standardiserte bruksprofiler i felten, blant annet for I/O, Safety og Motion.

Utover dette defineres standardiserte utstyrsmodeller for en enhetlig konfigurering og en enhetlig diagnostikk av enhetene i nettverket. Nødvendige samsvarstester for høy kompatibilitet beskrives også. Oppsummert vil dette heretter muliggjøre en omfattende tilknytning av feltutstyret i skyen og dermed en tilknytning av IT og OT.

OPC UA og TSN – konvergente nettverk

Konvergens som nødvendighet for pålitelig kommunikasjon mellom IT og OT  

TSN åpner for konvergente nettverk

For nettverk med fordelte, tidskritiske anvendelser åpner ytterligere TSN-mekanismer for en tidssynkronisering og prioritering av datastrømmene. TSN betegner et høyt antall standarder i IEEE 802.1 som skal gjøre standard-Ethernet sanntidsegnet. Det er viktig spesielt når flere ansvarlige definerer datastrøm i et konvergent nettverk med mange typer Engineering-verktøyer. Slik kan alle være sikre på at de forskjellige delløsningene verken forstyrrer annen kommunikasjon eller selv blir forstyrret av den. Det øker nettverkets pålitelighet og tilgjengelighet.

For å sikre interoperabilitet fastholdes alle kommunikasjonslagene med utgangspunkt i TSN og OPC, i forskjellige arbeidsgrupper. Alle arbeidsgruppedefinisjonene har sitt utgangspunkt i TSN-profilen for industriell kommunikasjon (TSN-IA-profiler), som oppføres i standardiseringskomiteen IEC/IEEE 60802. Phoenix Contact deltar i arbeidsgruppene som er startet av OPC Foundation, og da i form av økonomiske midler og personellressurser, og er dermed med på å definere fremtidens industrielle kommunikasjonsstandard.

SPE og APL – Ethernet-tilknytning frem til sensoren

DNA-streng  

Totrådersteknologien SPE vil i fremtiden strekke seg gjennom nettverket som et DNA

En ytterligere forutsetning for sømløs nettorganisering fra sensoren og inn i skyen er enkel tilknytning av smarte sensorer og aktuatorer i nettverket. Med Single Pair Ethernet (SPE) blir dette ikke bare enklere, men også betydelig mer kompakt og kostnadsgunstig. I stedet for å benytte fire lederpar trenger man med SPE kun ett lederpar til dataoverføringen. Innenfor IEEE arbeides det i forskjellige arbeidsgrupper med overføringsstandarder fra 10 mb/s til 10 GBit/s og overføringsavstander opptil 1000 m. Totrådersteknologien skal i tillegg muliggjøre ytelsessterk forsyning av sluttutstyr med data og energi via kun ett lederpar.

Teknologien Advanced Physical Layer (APL) har sitt utgangspunkt i SPE-teknologien. Den ble spesielt utviklet for bruk på egensikre områder innen prosessteknikk. Det åpner for IP-basert kommunikasjon frem til sensoren, uten systemavbrudd og Gateways. Standardene som er nødvendige i forbindelse med denne teknologien oppstår i et fellesprosjekt hos tre feltbussorganisasjoner (Fieldcom Group, ODVA og PI) og 11 industrisamarbeidspartnere. Som en av initiativtakerne bak dette prosjektet, og som industrisamarbeidspartner, er Phoenix Contact delaktig i form av økonomiske midler og personellressurser.

5G – pålitelig mobilradio for mobil bruk

I tillegg til kabelbundet kommunikasjon blir også trådløs kommunikasjon stadig viktigere for en moderne og fleksibel produksjon. Utviklinger innenfor førerløse transportsystemer, mobilt sluttutstyr (Smart Devices) og samarbeidet mellom mennesker og roboter forutsetter at trådløskommunikasjonen fungerer absolutt pålitelig. Dagens mobilradiostandarder gir ingen garantier om pålitelighet, ingen diagnostikk av forbindelsens kvalitet og er i tillegg forskjellige fra land til land.

Derfor utarbeider 3GPP (3rd Generation Partnership Project) i forskjellige arbeidsgrupper systemspesifikasjonene for neste generasjon mobilradio, generelt betegnet som 5G. Med et mål om å utforme 5G industriegnet helt fra start, og etablere den i produksjonen, ble det globale initiativet 5G-ACIA (5G Alliance for Connected Industries and Automation) dannet i ZVEI i begynnelsen av 2018. Som en av pionerene for bruk av trådløse teknologier innen automatiseringsteknikk har Phoenix Contact vært med på å skape dette prosjektet, og stiller tilsvarende ressurser til rådighet for arbeidsgruppene.

Cyber Security – fundamentet for all kommunikasjon

Lås som forbinder nettverkssegmenter med hverandre  

Overalt der alle kan kommunisere med alle, er det viktig at informasjonen er godt beskyttet.

Uten tilhørende sikkerhetstiltak er konsekvent kommunikasjon ikke mulig. For spesielt i store, åpne systemer er det viktig at informasjonen din er godt beskyttet mot uønskede endringer og tyveri. Selv om, teoretisk sett, alle kan snakke med alle, bør kun ønsket kommunikasjon være tillatt.

I tillegg til deltaktighet i andre arbeidsgrupper har Phoenix Contact støttet forskningsprosjektet IUNO som det nasjonale referanseprosjektet for IT-sikkerhet i Industrie 4.0. Målet var å gjenkjenne farer og risikoer for fremtidens smarte fabrikk og utvikle egnede beskyttelsestiltak i den sammenheng. Samlet sett ble generelle løsninger på utfordringer knyttet til IT-sikkerheten i industrielle omgivelser utviklet og testet. Disse kan nå trekkes inn som blåkopier for IT-sikkerhet innen Industrie 4.0. Prosjektet ble fullført i september 2018, og sluttrapporten ble overlevert til det tyske ministeriet for utdannelse og forskning (Ministerium für Bildung und Forschung).

PHOENIX CONTACT AS

Strømsveien 344
N-1081 Oslo
+47 22 07 68 00

Dette nettstedet bruker cookies, ved å fortsette å bla gjennom samtykker du til vår cookie politikk. Les vår personvernpolicy for mer informasjon.

Lukk