Uniforme standaard voor real-time datacommunicatie – Time Sensitive Networking

Automatisering en netwerkvorming zijn basisvoorwaarden voor Industrie 4.0. Betrouwbare datacommunicatie met hoge overdrachtssnelheden is daarbij essentieel. Thomas Kruse, Product Manager Network Technology, Smart Home en Security bij reichelt elektronik, legt uit hoe Time Sensitive Networking (TSN) helpt om IT en OT zonder compatibiliteitsproblemen in een uniform netwerk samen te brengen.

Om bewegingsprocessen in industriële toepassingen gericht te kunnen bewaken, moeten bedrijven vaak in real time over de gegevens kunnen beschikken. Met het oog op voortdurend toenemende datavolumes ligt het daarom voor de hand om Ethernet ook voor industriële toepassingen bruikbaar te maken. Dit maakt wereldwijd uniforme datacommunicatie mogelijk over de grenzen van lokale netwerken heen.

Verenig uw protocollen

Merkgebonden protocollen die alleen compatibel zijn met eigen apparaten, staan echter vaak een effectieve netwerking in de weg. Om de digitalisering van de productiestappen niet te vertragen, zijn metaprotocollen zoals Open Platform Communication Unified Architecture (OPC UA) nodig.  OPC UA is een fabrikantonafhankelijk, industrieel communicatieprotocol. Dankzij het gebruik van Ethernet-technologie maakt het continue en transparante communicatie van de sensor naar de cloud mogelijk. Dankzij het geïntegreerde presentatiemechanisme kunnen nieuwe apparaten zonder veel moeite in het protocol worden geïntegreerd en met het bestaande netwerk communiceren.

Dit protocol wordt mogelijk gemaakt door de vooruitgang in de micro-elektronica: sensoren en actuatoren met hun eigen miniprocessoren maken universele netwerken mogelijk door hun open en real-time communicatieprotocol. Om echter in real time toegang te krijgen tot de gegevens, moeten alle apparaten op dezelfde tijdbasis worden afgestemd.

TSN opent de deur  naar real-time communicatie

Het Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) heeft een dergelijke uniforme tijdbasis gecreëerd met de Ethernet-standaard Time Sensitive Networking (TSN). Dit protocol regelt de datatransmissie (verkeersplanning) en automatiseert de configuratie van afzonderlijke systemen. Op die manier stelt het bedrijven in staat het transmissiegedrag van gegevenspakketten van individuele apparaten in de tijd te synchroniseren. 

Samen met het uitgebreide communicatiemodel van de OPC Foundation, OPC UA PubSub, was het mogelijk een brug te slaan en real-time compatibele toepassingen in de industriële omgeving te implementeren als algemeen beschikbare standaarden. OPC UA PubSub versnelt reeds de communicatie zonder TSN te implementeren door de mogelijkheid om continu gegevens te verzenden zonder te hoeven wachten op antwoorden van de ontvangers tussen de afzonderlijke berichten. Dit kan de belasting van het netwerk aanzienlijk verminderen. Met OPC UA over TSN is het voor gebruikers ook mogelijk om digitale certificaten te gebruiken en zo een hoog niveau van beveiliging te genereren tijdens de gegevensuitwisseling.

Nieuwe wereldstandaard voor datacommunicatie

Met TSN kunnen bedrijven zich dus optimaal voorbereiden op Industrie 4.0. Het vormt de basis voor alle IIoT-toepassingen. Dankzij het real-time vermogen smelten IT en OT in een oogwenk samen in een gemeenschappelijk netwerk, en zelfs eindapparaten zonder TSN-mogelijkheid kunnen eenvoudig via TSN-netwerken worden bediend. Dit betekent dat compatibiliteitsbeperkingen sneller kunnen worden overwonnen en dat tijdkritische installatiecomponenten gemakkelijker in het Internet of Things kunnen worden geïntegreerd. Met Time Sensitive Networking staat niets een volledig geautomatiseerde productie nog in de weg.

Foto: Adobe Stock © reichelt elektronik