OPC UA使用時間敏感網絡(TSN)和以太網高級物理層(Ethernet APL)實現控制器到控制器的網絡通信。
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OPC UA(統壹架構)不斷得到擴展，以支持時間敏感網絡(TSN)和高級物理層以太網(Ethernet-APL)的使用以及控制器到控制器的通信，作為計劃中的標準工業互操作性連接的壹部分。
OPC基金會現場級通信(FLC)項目在2008年6月啟動兩年後，已經完成了基於OPC UA現場交換(UAFX)的初始發布候選，可用於控制器到控制器的通信應用。這標誌著OPC UA通過以太網-APL和TSN等關鍵技術成為標準化現場級工業互操作性解決方案的壹個重要裏程碑。
FLC計劃發表壹篇40頁的技術論文，詳細介紹將OPC UA擴展到現場層的技術方法和基本概念，以滿足工廠和過程自動化的各種需求和用例。
截至2021年3月，已有27家公司參與了FLC項目，其中包括全球領先的自動化制造商，並加入了項目的指導委員會，為其提供資金、人員和技術知識支持。* * *同樣的目標是將OPC UA的範圍擴展到現場層，使OPC UA成為工廠和過程自動化中統壹壹致的通信標準。在對所有OPC基金會成員開放的技術工作組中，來自60多家公司的300多名專家正在努力開發適用的概念和規範。
控制器到控制器原型
盡管受到冠狀病毒肺炎-19疫情的限制，在過去的壹年裏，規範第壹版的相關工作進展順利。控制器到控制器(C2C)用例的基本概念已經形成並包含在第壹個規範草案中。2020年11月完成第壹個發布候選，已經實現原型驗證規範草案。該工作組正在制定測試規範，這些規範正在轉化為OPC UA符合性測試工具(UACTT)的測試用例。
在規範的第二個版本中，開發的概念擴展到了控制器到設備(C2D)和設備到設備(D2D)的用例，因此OPC UA可以用作跨所有自動化層的統壹和壹致的通信模式(圖2)。這就開啟了新的可能性，尤其是在不同的工業4.0應用場景和信息技術(IT)與運營技術(OT)融合的應用中。
現場層通信:系統架構
FLC計劃的初始發布候選完成於2020年6月165438+10月，由四個子規範(OPC UA part 80-83)組成，側重於控制器到控制器的通信，通過點對點連接和基本診斷交換過程和配置數據:
？第80部分(OPC 10000-80)包括介紹和總結擴展OPC UA與/在現場通信的基本概念。
零件81(OPC 10000-81)規定了控制器和現場設備(自動化組件)的基本信息模型和通信概念，以滿足工廠和過程自動化的各種使用案例和要求。
第82部分(OPC 10000-82)描述了網絡服務，例如拓撲檢測和時間同步。
第83部分(OPC 10000-83)使用描述符和數據包描述了離線工程交換信息所需的數據結構。
支持TSN、APL和5G的OPC UA
OPC UA框架與傳輸無關，可以與各種底層通信協議和傳輸物理壹起使用。在將OPC UA擴展到工廠和過程自動化中的所有用例和要求的過程中，以太網-APL和TSN被OPC基金會視為其戰略的重要組成部分，也是創建可擴展工業互操作性解決方案願景的壹部分。
使用TSN可以促進基於OPC UA的確定性數據傳輸，這對於要求苛刻的自動化應用是必不可少的。此外，TSN允許使用標準化的硬件和公共網絡基礎設施來運行不同的應用程序和協議。這實現了融合工業自動化網絡的實施，其中可以存儲各種IT和OT協議。
FLC工作組正在研究哪些TSN標準應對基於OPC UA的終端設備和基礎設施組件具有強制性，以滿足性能、靈活性和易用性的特定要求。OPC基金會明確承諾支持IEC/IEEE 60802工作組正在開發的TSN-IA(工業自動化)配置文件。為此，OPC基金會與標準化組織IEC SC65C和IEEE 802.1簽署了合作協議。
以太網-APL描述了專門為過程工業的要求而開發的以太網物理層。以太網-APL支持長距離高速數據傳輸，通過雙絞線電纜提供能量和數據，為危險區域的安全使用提供保護措施。以太網-APL可用於在過程工業中啟用OPC UA和其他基於以太網的協議。OPC基金會於2020年6月加入了Ethernet-APL項目，並與其他非營利組織和工業夥伴合作開發和推廣APL。
通過OPC UA的數據交換不限於有線或無線以太網通信。支持5G移動通信標準是OPC基金會的發展計劃之壹。5G映射將無縫集成到現有的OPC UA架構中，因此OPC UA FLC計劃的所有協議和配置文件的擴展都可以通過以太網、TSN和未來的5G使用。
工業自動化互操作性
FLC計劃中規定的OPC UA框架(IEC 62541)和現場層擴展，結合APL、TSN、5G等底層通信標準，提供了完整、開放、標準化、可互操作的解決方案。它滿足了工業通信的要求，實現了從現場到雲端的壹致性和語義互操作性(圖4)。以這種方式，各種OPC UA支持規範可用於使用標準化語義在數據源提供信息。
考慮當使用APL電纜時流量計提供標準化的“OPC UA流量測量數據”的情況。當伺服驅動器集成到具有以太網TSN的機器網絡中時，伺服驅動器可以處理標準化的“OPC UA驅動設置值”並提供標準化的“OPC UA實際驅動值”。
關鍵概念:
OPC UA規範將允許控制器到控制器的通信。
以太網-APL和TSN也將支持控制器到設備和設備到設備的通信。
OPC基金會的OPC UA還集成了運動、安全和5G無線功能。
想壹想:
結合APL、TSN、5G等底層通信標準，OPC UA實現了從現場到雲端的壹致性和語義互操作性。