OPC UA，TSN和经典工业以太网系统将在未来发挥什么作用？

合作实现更大的普遍性

OPC UA通过其地址空间形成通用应用程序接口，而TSN则为标准以太网添加实时功能并实现千兆位数据速度。因此，通过发布/订阅（发布/订阅）模型将两种技术结合起来是有意义的，但在工业4.0的背景下还存在工业通信的其他可能性。在这次采访中，ADI公司的终端以太网技术组的系统应用工程师Volker Goller提供了一些背景信息。

问：OPC UA承担哪些任务和功能，以及TSN在OPC中采用哪些任务和功能UA TSN系统？

A：为了阐明OPC UA的作用，我想引用OPC基金会副总裁Stefan Hoppe的话： “OPC UA不是协议;它是一个信息模型。“通过这种方式，他意味着OPC UA首先是一个信息模型。当然，还有一个用于连接客户端和服务器的协议，但OPC UA的优势在于地址空间，这就是OPC UA的通用应用程序接口。 OPC UA的灵活性允许将现有用户界面（工业以太网协议的配置文件）映射到OPC UA。因此，现在几乎所有工业以太网协议中的配置文件都已经在OPC UAaddress空间中表示，或者正在进行工作以实现此目的。 OPC UA尚未指定这些配置文件（I / O，驱动器，安全等），但这可能会改变。在工业4.0的框架下，OPC UA被视为alingua franca，对未来充满希望。

相比之下，TSN是IEEE-802.1以太网的扩展，具有一系列全新的可能性，旨在实现使以太网更具确定性和实时性。由于未来许多制造商都会期待支持TSN的硬件，因此它也可以被视为实时通信的民主化。几乎每个协议都可以获得TSN的实时功能。

在此背景下，建立了一个发布/小组工作组，目的是在TSN的帮助下为OPC UA指定一个实时的传输协议。这将使OPC UA成为工业以太网协议的实时能力和潜在替代品。对于高于经典PLC的水平，鉴于来自不同制造商的控制器能够与OPC UA实时交互，这将是非常受欢迎的。 TSN还可以为OPC UA提供网络中的保证带宽，因此具有比当前可能更强的鲁棒性。

但是，pub / sub不是将OPC UA与实时结合的唯一方式。正在努力开发用于DDS的OPC UA模型 - 一种广泛的，经过验证的实时协议。这将使得能够使用DDS / TSN操作分布式系统并使用OPC UA作为应用程序接口。

还有待观察将会发生什么。

问：未来将为经典工业以太网系统和现场总线留下哪些任务和功能？

A：经典工业以太网协议不会消失。有些将继续以不同的形式存在（作为OPCUA中的概况或概况系列），而其他形式将在未来基于TSN。经典的现场总线将被以太网取代。

问：经典的工业以太网系统可以在OPC UA TSN系统中实现哪些任务和功能在ProfileC级别上面的OPC UA TSN？

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A：要再次明确说明，TSN不会自动暗示OPCUA。它们是两种完全独立的技术。 OPC UA可以在控制器（控制器到控制器）的网络中发挥主要作用。 Pub / subwith TSN在这里是有利的;如果它还可以在现场级别发挥作用还有待证明，因为OPC UA不是一个小堆栈，至少不是你想利用所有优势。

问：经典工业以太网系统的用户组织如何应对TSN挑战？

答：我会说所有用户组织都在回应到TSN的机会.TSN承诺提供更多的硬件选择，特别是基础设施组件，以及实现更高速度的方法 - 即1 Gbps和更高。最后，我们将看到Profinet ® TSN，以及EtherNet / IP ®而非TSN和OPC UA Pub / Sub。

Q ：TSN是否能够实现周期时间下降到31.25μs，未来甚至可能更低？

A：要获得以下在100 Mbps的循环时间为250μs，已建立的工业以太网协议将不得不对标准以太网进行重大修改。 IEEE没有很好地针对非标准方法，例如总和帧协议，例如，EtherCAT ®甚至Sercos都是基于这些协议。这些扩展不可能纳入TSN标准。

为了回答您的问题，TSN将达到IEEE定义的限制，250μs，100 Mbps - 至少与真正的并行操作一样长承受TCP / IP应用程序必须工作。对于更短的周期时间，1 Gbps的道路是开放的。

问：如何解决安全主题或TSN如何解决？

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A：安全通常使用黑色通道原理。在实际通信协议之上定义了安全性。但是，通信信道的可靠性是安全计算的一个因素。 TSN不会比现在的系统更不可靠。

问：OPC UA协议也可以通过经典的工业以太网系统传输，如TimeSlots或Tunneling。为什么它甚至需要TSN？

A：TSN为标准以太网增加了确定性实时。在许多情况下，不同的协议在同一条电缆中共存。 TSN在一根电缆中实现了实时和尽力而为的TCP / IP的并行存在。

问：TSN有什么优势，甚至还有OverClassic工业以太网系统？

A：TSN不是新的工业以太网协议。它是一种统一的扩展，可为标准以太网提供实时功能。已经奠定了优势：硬件可用性，统一基础架构和独立于速度的定义。

问：成本在这里扮演什么角色？

A：可扩展，标准化的硬件和基础设施承诺降低成本和统一技术。

问：实现1 Gbps及更高数据速率的愿望有多大发挥作用？

A：1 Gbps（及以上）是当今网络的逻辑进展。威利特取代100 Mbps？并非如此，但1 Gbps允许新应用，并且可以克服当今数据密集型应用程序出现的性能瓶颈。

TSN不是新的工业以太网协议，而是一个统一的扩展，增加了实时功能标准以太网。

采访由德国Markt＆amp; Technik的Andreas Knoll进行。

您可以在这里找到原始的德语版本。