合作實(shí)現(xiàn)更大的普遍性

OPC UA通過其地址空間形成通用應(yīng)用程序接口，而TSN則為標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)添加實(shí)時(shí)功能并實(shí)現(xiàn)千兆位數(shù)據(jù)速度。因此，通過發(fā)布/訂閱（發(fā)布/訂閱）模型將兩種技術(shù)結(jié)合起來是有意義的，但在工業(yè)4.0的背景下還存在工業(yè)通信的其他可能性。在這次采訪中，ADI公司的終端以太網(wǎng)技術(shù)組的系統(tǒng)應(yīng)用工程師Volker Goller提供了一些背景信息。

問：OPC UA承擔(dān)哪些任務(wù)和功能，以及TSN在OPC中采用哪些任務(wù)和功能UA TSN系統(tǒng)？

A：為了闡明OPC UA的作用，我想引用OPC基金會(huì)副總裁Stefan Hoppe的話： “OPC UA不是協(xié)議;它是一個(gè)信息模型?！巴ㄟ^這種方式，他意味著OPC UA首先是一個(gè)信息模型。當(dāng)然，還有一個(gè)用于連接客戶端和服務(wù)器的協(xié)議，但OPC UA的優(yōu)勢(shì)在于地址空間，這就是OPC UA的通用應(yīng)用程序接口。 OPC UA的靈活性允許將現(xiàn)有用戶界面（工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議的配置文件）映射到OPC UA。因此，現(xiàn)在幾乎所有工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議中的配置文件都已經(jīng)在OPC UAaddress空間中表示，或者正在進(jìn)行工作以實(shí)現(xiàn)此目的。 OPC UA尚未指定這些配置文件（I / O，驅(qū)動(dòng)器，安全等），但這可能會(huì)改變。在工業(yè)4.0的框架下，OPC UA被視為alingua franca，對(duì)未來充滿希望。

相比之下，TSN是IEEE-802.1以太網(wǎng)的擴(kuò)展，具有一系列全新的可能性，旨在實(shí)現(xiàn)使以太網(wǎng)更具確定性和實(shí)時(shí)性。由于未來許多制造商都會(huì)期待支持TSN的硬件，因此它也可以被視為實(shí)時(shí)通信的民主化。幾乎每個(gè)協(xié)議都可以獲得TSN的實(shí)時(shí)功能。

在此背景下，建立了一個(gè)發(fā)布/小組工作組，目的是在TSN的幫助下為OPC UA指定一個(gè)實(shí)時(shí)的傳輸協(xié)議。這將使OPC UA成為工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議的實(shí)時(shí)能力和潛在替代品。對(duì)于高于經(jīng)典PLC的水平，鑒于來自不同制造商的控制器能夠與OPC UA實(shí)時(shí)交互，這將是非常受歡迎的。 TSN還可以為OPC UA提供網(wǎng)絡(luò)中的保證帶寬，因此具有比當(dāng)前可能更強(qiáng)的魯棒性。

但是，pub / sub不是將OPC UA與實(shí)時(shí)結(jié)合的唯一方式。正在努力開發(fā)用于DDS的OPC UA模型 - 一種廣泛的，經(jīng)過驗(yàn)證的實(shí)時(shí)協(xié)議。這將使得能夠使用DDS / TSN操作分布式系統(tǒng)并使用OPC UA作為應(yīng)用程序接口。

還有待觀察將會(huì)發(fā)生什么。

問：未來將為經(jīng)典工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總線留下哪些任務(wù)和功能？

A：經(jīng)典工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議不會(huì)消失。有些將繼續(xù)以不同的形式存在（作為OPCUA中的概況或概況系列），而其他形式將在未來基于TSN。經(jīng)典的現(xiàn)場(chǎng)總線將被以太網(wǎng)取代。

問：經(jīng)典的工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)可以在OPC UA TSN系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)哪些任務(wù)和功能在ProfileC級(jí)別上面的OPC UA TSN？

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A：要再次明確說明，TSN不會(huì)自動(dòng)暗示OPCUA。它們是兩種完全獨(dú)立的技術(shù)。 OPC UA可以在控制器（控制器到控制器）的網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮主要作用。 Pub / subwith TSN在這里是有利的;如果它還可以在現(xiàn)場(chǎng)級(jí)別發(fā)揮作用還有待證明，因?yàn)镺PC UA不是一個(gè)小堆棧，至少不是你想利用所有優(yōu)勢(shì)。

問：經(jīng)典工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)的用戶組織如何應(yīng)對(duì)TSN挑戰(zhàn)？

答：我會(huì)說所有用戶組織都在回應(yīng)到TSN的機(jī)會(huì).TSN承諾提供更多的硬件選擇，特別是基礎(chǔ)設(shè)施組件，以及實(shí)現(xiàn)更高速度的方法 - 即1 Gbps和更高。最后，我們將看到Profinet ? TSN，以及EtherNet / IP ?而非TSN和OPC UA Pub / Sub。

Q ：TSN是否能夠?qū)崿F(xiàn)周期時(shí)間下降到31.25μs，未來甚至可能更低？

A：要獲得以下在100 Mbps的循環(huán)時(shí)間為250μs，已建立的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議將不得不對(duì)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)進(jìn)行重大修改。 IEEE沒有很好地針對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)方法，例如總和幀協(xié)議，例如，EtherCAT ?甚至Sercos都是基于這些協(xié)議。這些擴(kuò)展不可能納入TSN標(biāo)準(zhǔn)。

為了回答您的問題，TSN將達(dá)到IEEE定義的限制，250μs，100 Mbps - 至少與真正的并行操作一樣長(zhǎng)承受TCP / IP應(yīng)用程序必須工作。對(duì)于更短的周期時(shí)間，1 Gbps的道路是開放的。

問：如何解決安全主題或TSN如何解決？

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A：安全通常使用黑色通道原理。在實(shí)際通信協(xié)議之上定義了安全性。但是，通信信道的可靠性是安全計(jì)算的一個(gè)因素。 TSN不會(huì)比現(xiàn)在的系統(tǒng)更不可靠。

問：OPC UA協(xié)議也可以通過經(jīng)典的工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)傳輸，如TimeSlots或Tunneling。為什么它甚至需要TSN？

A：TSN為標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)增加了確定性實(shí)時(shí)。在許多情況下，不同的協(xié)議在同一條電纜中共存。 TSN在一根電纜中實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)和盡力而為的TCP / IP的并行存在。

問：TSN有什么優(yōu)勢(shì)，甚至還有OverClassic工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)？

A：TSN不是新的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。它是一種統(tǒng)一的擴(kuò)展，可為標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)提供實(shí)時(shí)功能。已經(jīng)奠定了優(yōu)勢(shì)：硬件可用性，統(tǒng)一基礎(chǔ)架構(gòu)和獨(dú)立于速度的定義。

問：成本在這里扮演什么角色？

A：可擴(kuò)展，標(biāo)準(zhǔn)化的硬件和基礎(chǔ)設(shè)施承諾降低成本和統(tǒng)一技術(shù)。

問：實(shí)現(xiàn)1 Gbps及更高數(shù)據(jù)速率的愿望有多大發(fā)揮作用？

A：1 Gbps（及以上）是當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)的邏輯進(jìn)展。威利特取代100 Mbps？并非如此，但1 Gbps允許新應(yīng)用，并且可以克服當(dāng)今數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用程序出現(xiàn)的性能瓶頸。

TSN不是新的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，而是一個(gè)統(tǒng)一的擴(kuò)展，增加了實(shí)時(shí)功能標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)。

采訪由德國(guó)Markt＆amp; Technik的Andreas Knoll進(jìn)行。

您可以在這里找到原始的德語版本。