Новый стандарт промышленной связи: всеобъемлющий, вплоть до полевых устройств

Промышленные стандарты связи

Один для всех и все для одного

Новый не зависящий от производителя стандарт связи для автоматизации.

Вернуться к Технологии

Категории

  • Single Pair Ethernet
    Single Pair Ethernet

    Phoenix Contact является вашим ключевым партнером для интеграции Single Pair Ethernet от интерфейса устройств и разводки до активных сетевых компонентов, от датчиков в поле до ПК в офисе.

Во многих комитетах и проектах стандартизации в настоящее время создается основа для будущего промышленных коммуникационных технологий. Новые стандарты связи OPC UA, TSN, SPE и 5G будут превосходить существующие системы в отношении издержек, объема передаваемых данных, латентности и детерминистики. Являясь технологическим лидером с более чем 30 годами опыта в области промышленных коммуникационных технологий, Phoenix Contact принимает участие во всех важных комитетах стандартизации. В них мы создаем для вас новый, не зависящий от производителя стандарт связи для автоматизации.

Обзор систем связи будущего

Там, где раньше при помощи Ethernet соединялись всего несколько устройств, уже сейчас выросли большие сети. В ходе дигитализации и Industrie 4.0 или IIoT в будущем будет необходимо подсоединять еще больше полевых устройств. Наряду с данными управления необходимо будет передавать ориентированные на потребности данные различным устройствам в сети и в облачную систему. Для управления таким объемом данных и дальнейшей работы с приложениями, требующими связи в реальном времени, необходимо создание новых технологий:

Места применения новых стандартов связи в сети  

Новые технологии TSN, SPE/APL, 5G, а также OPC UA нельзя рассматривать независимо друг от друга, вместе они создают связь будущего

Стандарт связи OPC UA уже реализуется в вышестоящих коммуникационных слоях. Теперь мы перерабатываем данный стандарт для осуществления прямой связи с полевыми устройствами, так чтобы можно было обеспечить единую не зависящую от производителя связь и в этом сегменте. В сочетании с Time Sensitive Networking (TSN) стандарт OPC UA позволяет осуществлять конвергентную связь в реальном времени вплоть до полевых устройств или между контроллерами.

Одновременно ведутся также разработки в области физики передачи. Single Pair Ethernet (SPE) в будущем позволит осуществлять передачу Ethernet всего по двум проводам для подключения датчиков при помощи Ethernet. 5G является новым стандартом мобильной связи, более надежным и производительным – для надежного подсоединения растущих мобильных приложений. Во всех этих проектах параллельно всегда рассматривается тема кибербезопасности, которую нужно постоянно адаптировать к новым системам и угрозам. Все создающиеся в настоящий момент стандарты вместе являются основой для будущего промышленных коммуникационных технологий.

Наш шанс: создание общего стандарта для автоматизации

Для превращения в жизнь видений Industrie 4.0 и IIoT необходимо полное объединение в сеть, начиная от датчика и машины и заканчивая вышестоящими и облачными системами. Но в настоящий момент такое всеобщее объединение в сеть встречает на своем пути множество трудностей, поскольку в разных структурах полевой шины созданы несовместимые системы и профили полевой шины для устройств автоматизации, например, Safety и Motion-Control. Поэтому часто в качестве интерфейса используются шлюзы.

Чтобы это изменить, Phoenix Contact участвует во всех существенных рабочих кругах и стремится к тому, чтобы был определен общий, единый, не зависящий от производителя стандарт связи будущего. С радостью мы говорим о больших успехах в различных проектах.

OPC UA — единый стандарт связи и для полевых устройств

OPC UA станет предпочтительным выбором  

Вместе с разработкой для полевого уровня OPC UA станет стандартом связи промышленности

OPC UA уже сейчас служит в качестве общего стандарта связи в установках. Теперь OPC UA дополняется стандартизированными профилями приложений в поле, например, для устройств ввода-вывода, Safety или Motion.

Кроме этого, определяются стандартизированные модели устройств для единообразного конфигурирования и единой диагностики устройств в сети. Также описываются необходимые тесты соответствия для высокой совместимости. Таким образом, принимая во внимание все аспекты, в будущем становится возможным подключение всех полевых устройств к облаку и полное объединение ИТ и ОТ.

OPC UA и TSN — конвергентные сети

Конвергентность, как необходимость для создания надежной связи между ИТ и OT  

TSN позволяет создавать конвергентные сети

Для сетей с распределенными, критичными по времени приложениями дополнительные механизмы TSN позволяют осуществлять синхронизацию времени и приоритезацию потоков данных. TSN характеризует при этом большое количество стандартов в IEEE 802.1, которые должны делать стандартный Ethernet пригодным для работы в реальном времени. Это особенно важно тогда, когда несколько ответственных лиц определяют потоки данных при помощи разных инжиниринговых инструментов в конвергентной сети. Так каждый может быть уверен, что его частичное решение не мешает общей коммуникации и не поддается негативному влиянию. Это повышает надежность и степень готовности вашей сети.

Для обеспечения взаимной работы в различных рабочих группах четко прописываются все слои коммуникации на основании TSN и OPC. Все определения рабочих групп при этом основываются на профиле TSN для промышленной связи (TSN-IA-профили), которые описываются в комитете по стандартизации МЭК/IEEE 60802. Phoenix Contact участвует в образованных фондом OPC Foundation рабочих группах, предоставляя финансовые средства и персонал, и таким образом принимает участие в создании, не более и не менее, чем промышленного стандарта связи будущего.

SPE и APL — подключение к Ethernet вплоть до датчика

Цепь ДНК  

Двухпроводная технология SPE в будущем будет составлять ДНК сети

Еще одним условием для общего объединения в сеть, начиная от датчика и заканчивая облаком, является простота подсоединения интеллектуальных датчиков и исполнительных элементов в сеть. Используя Single Pair Ethernet (SPE), это становится не только проще, но и существенно компактнее и дешевле. Вместо четырех пар жил, как раньше, с SPE для передачи данных необходимо наличие всего одной пары жил. Внутри IEEE в различных рабочих группах рассматриваются вопросы стандартов передачи от 10 Мбит/с до 10 Гбит/с и длины передачи до 1000 м. Кроме того, двухпроводная технология должна обеспечивать необходимое питание конечных устройств и снабжение их данными всего через одну пару жил.

Технология Advanced Physical Layer (APL) основывается на технологии SPE. Она была разработана специально для применения в искробезопасных областях технологических процессов. Она позволяет обеспечивать связь на базе IP вплоть до датчика без переломов системы и шлюзов. Необходимые стандарты данной технологии создаются в общем проекте трех организаций полевой шины (Fieldcom Group, ODVA и PI) и одиннадцати партнеров из промышленности. Являясь одним из инициаторов проекта и партнером из промышленности, Phoenix Contact принимает в нем финансовое и персональное участие.

5G — надежная мобильная связь для портативных устройств

Наряду со связью на основе кабелей для современного гибкого производства все большее значение приобретает беспроводная связь. Разработки в области беспилотных транспортных систем (FTS), мобильных оконечных устройств (Smart Devices) и взаимодействия человека и робота требуют наличия надежной беспроводной связи. Ранние стандарты мобильной связи не предоставляют гарантированной надежности, возможностей диагностики качества соединения и являются разными во всех странах.

Поэтому в проекте 3GPP (3rd Generation Partnership Project) в разных рабочих группах разрабатываются спецификации систем для следующего поколения мобильной связи, называемой в общем 5G. С целью изначально сделать 5G подходящей для промышленности и зарекомендовать ее использование в производстве в начале 2018 года в ZVEI была основана глобальная инициатива 5G-ACIA (5G Alliance for Connected Industries and Automation). Являясь одним из пионеров использования беспроводных технологий в технологиях автоматизации, Phoenix Contact была одним из инициаторов данного проекта и предоставляет соответствующие ресурсы в рабочих группах.

Кибербезопасность — основа любой коммуникации

Замок соединяет сегменты сети между собой  

Там, где каждый может говорить с каждым, данные должны защищаться особенно

Сплошная коммуникация невозможна без применения соответствующим мер безопасности. Поскольку ваши данные должны быть защищены от непреднамеренного изменения или воровства особенно в больших открытых системах. Хотя теоретически каждый может разговаривать с каждым, необходимы механизмы допуска только для желательной связи.

Наряду с участием в большом количестве других рабочих групп, Phoenix Contact поддерживает исследовательский проект IUNO в качестве национального эталонного проекта по ИТ-безопасности в Industrie 4.0. Целью данного проекта является определение опасностей и рисков для интеллектуальной фабрики будущего и разработка подходящих защитных средств. Вместе были разработаны и протестированы общие применимые решения по требованиям ИТ-безопасности в промышленном окружении. Теперь они могут быть скопированы для обеспечения ИТ-безопасности в Industrie 4.0. Проект был успешно завершен в сентябре 2018 года, заключительный отчет был передан Федеральному министерству образования и научных исследований.

PHOENIX CONTACT - Россия
OOO «Феникс Контакт РУС»

119619, Москва,
Новомещерский проезд, д. 9, стр. 1, пом/ком I/88
+7 (495) 933-85-48

Дополнительные сведения