Estrategia TSN vía PROFINET y OPC UA

En los años recientes, TSN (Time Sensitive Networ­king) ha mostrado un rápido avance en cuanto al desarrollo de un estándar a nivel de proveedores y a la elaboración de un banco de pruebas, a cargo de Industrial Internet Consortium, para probar el concepto. Dentro de este contexto, a medida que los productos compatibles con TSN comiencen a llegar al mercado, los proveedores de tecnología podrán clarificar su posición acerca de TSN y cómo piensan aprovechar la tecnología en el corto plazo.

 

Estrategia TSN vía PROFINET y OPC UA

 

En el último Siemens Automation Summit, Rainer Brehm, vicepresidente de Siemens, presentó la estrategia de Siemens acerca del uso de TSN vía PROFINET y OPC UA, resaltando tres aspectos clave de la comunicación en estas redes:

  • OPC UA se encargará de la comunicación vertical de datos acíclicos y de las comunicaciones controlador-controlador;
  • PROFINET se utilizará para el intercambio de datos de E/S cíclico y en tiempo real a nivel de campo;
  • Puesto que OPC UA y PROFINET pueden compartir la misma red, se podrán utilizar juntos para permitir el envío de datos de dispositivos a nivel de campo a sistemas SCADA, MES y ERP, como así también a la nube.

"Si sólo hay Ethernet estándar, no se pueden correr dos redes de tiempo real a la vez, pero sí es posible hacerlo con TSN", explicó Brehm. "OPC UA con TSN es más potente, ya que garantiza la calidad de servicio en tiempo real utilizando chips estándar".

Más específicamente, Brehm señaló que el uso de PROFINET basado en TSN apuntará a la red de control determinística, mientras el uso de OPC UA con TSN tendrá que ver con la integración de datos entre máquinas.

La incorporación de TSN sobre PROFINET lo convierte en un protocolo a prueba del futuro gracias a la estandarización IEEE 802.1 de TSN. PROFINET también ofrece un mayor ancho de banda con TSN, hasta 1 gigabit, aporta capacidad de tiempo real con chips estándar y puede ampliar las aplicaciones existentes manteniendo la capa de aplicación PROFINET.

 

Estrategia TSN vía PROFINET y OPC UA

 

Con OPC UA, Siemens facilita la implementación de redes de máquinas gracias a los estándares abiertos OPC UA y TSN, aclaró Brehm. También puede proveer comunicación máquina a máquina (M2M) en tiempo real vía OPC UA usando cliente/servidor, Pub/Sub o Pub/Sub TSN.

Durante una demostración de Siemens TSN en Hannover Messe 2019, se presentó una comunicación Ethernet robusta y confiable entre máquinas usando TSN en condiciones de alta carga de red. Para esta demostración, que mostró capacidades de movimiento sincronizado, Siemens utilizó Pub/Sub OPC UA junto con TSN para comunicación M2M a fin de conectar dos robots, cada uno comunicado sobre PROFINET con un controlador SIMATIC.

Esta demostración resaltó un importante elemento subyacente del principio Pub/Sub. Con este método, un editor, por ejemplo un control de máquina, envía datos a la red que luego están disponibles para todos los suscriptores. A continuación, los suscriptores determinan, en base a su programación, si requieren esta información. La reserva de ancho de banda en este caso, es decir, no enviar cada bit de datos a todos los dispositivos conectados, garantiza la transmisión de datos dentro de la red TSN de una manera predecible, sin importar la carga de la red.

El protocolo PROFINET sobre OPC UA TSN también es un aspecto clave de la estrategia de Siemens para implementar el protocolo de seguridad PROFIsafe sobre OPC UA. Según Brehm, "PROFIsafe sobre OPC UA se convertirá en una solución abierta y altamente competitiva para la seguridad funcional".

 

Ventajas de TSN vía PROFINET y OPC UA

 

  • Establece la base para la implementación de redes abiertas integradas dentro de una empresa en pos de una producción flexible y determinística.

  • Ofrece anchos de banda garantizados y escalables como así también una baja latencia de transmisión.

  • Está basado en corrientes encapsuladas y garantiza que distintos protocolos, incluso de tiempo real, puedan utilizar la misma red Ethernet.

  • Permite implementar QoS (Quality of Service) en redes Ethernet estándar.

  • Garantiza que PROFINET y OPC UA sean la base de la empresa digital en las futuras redes de planta.

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