اتوماسیون صنعتی, شبکه, صنعت هوشمند

شبكه‌ای جدید و یکتا برای تمامی نیازهای صنعتی؛ آرزو یا واقعیت

اترنت , TSN , UA OPC , افزونگی , بی درنگ

شبكه‌ای جدید و یکتا برای تمامی نیازهای صنعتی؛ آرزو یا واقعیت

مقدمه

استفاده از شبكه‌های مختلف در دنیای اتوماسیون صنعتی امروزه به امری عادی تبدیل شده است و كمتر ماشین یا سامانه كنترلی ساده یا پیچیده‌ای را می‌توان یافت كه دست‌کم از یک نوع از شبكه‌های رایج در ساختار خود استفاده نكرده باشد. از طرف دیگر ارتباط با دنیای IT1 و همچنین رویكرد به‌سمت IIoT2 كه در سال‌های اخیر بسیار فراگیر شده است، استفاده از انواع شبكه‌های صنعتی و غیرصنعتی در دنیای اتوماسیون صنعتی را در کنار هم می‌طلبد.

گوناگونی انواع شبكه‌های صنعتی موجود در صنعت و اینكه در بسیاری از سامانه‌ها یا ماشین‌آلات تولیدی با توجه به مشخصات فنی مورد نیاز بیش از یک نوع شبكه مورد نیاز است، باعث می‌شود كه تولیدكنندگان و مصرف‌كنندگان، علاوه بر پیچیدگی نرم‌افزاری و سخت‌افزاری درگیر مسایلی چون بالا رفتن هزینه ساخت و از همه مهم‌تر نیاز به دانش و آموزش بیشتر برای راهبری تجهیزات تولیدی مواجه شوند.

در سالیان گذشته تلاش شد كه حداقل در بخش صنعتی امكان تعریف شبكه‌ای كه بتواند نیازهای صنعتی را پوشش دهد، وجود داشته باشد كه متأسفانه به‌دلایلی كه ذكر آن در انتهای مقاله خواهد آمد، تاكنون این امر میسر نشده است. لازم است یادآوری ‌شود كه برای تولید و ارائه محصولی كه بتواند مورد قبول عام شركت‌ها (تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان) باشد، باید شرایط فناوری و زمانی آن فراهم شده باشد. به ‌نظر می‌رسد كه در حال حاضر این شرایط برای ارائه شبكه‌ای یكپارچه به‌ نام OPC UA over TSN به وجود آمده است كه می‌تواند نیازهای اشاره شده در بالا را برآورده سازد.

این تلاش از اول سال 2019 آغاز شد و در سال 2020 امید می‌رود كه اولین نمونه از محصولات سازگار با این شبكه به بازار عرضه شوند. در ادامه این نوشتار به سیر تحول شبكه‌های صنعتی، OPC3 و شبكه TSN تا پیدایش این شبكه جدید اشاره مختصری شده است.

1- نگاهی اجمالی به سیر تكامل شبكه‌های صنعتی

این بخش به دو زیر مجموعه تقسیم شده است؛ اولی در خصوص شبکه‌های سریال است که قدمت آن در صنعت اتوماسیون صنعتی به بیش از سی سال می‌رسد و دیگری شبکه‌های مبتنی بر سخت‌افزار اترنت با پروتکل‌های مختلف است که در صنعت سابقه کمتری دارد، ولی به دلایلی که ذکر خواهد شد در حال کنار زدن شبکه‌های نسل اول (سریال) می باشد. البته این به‌معنای از بین رفتن شبکه‌های سریال نیست و این گروه از محصولات با توجه به سادگی و قیمت مناسب خود نسبت به رقیب هنوز مورد استفاده قرار می‌گیرند.

1-1- شبکه‌های سریال

استفاده از شبكه‌های صنعتی از اواخر دهه هشتاد میلادی در دنیای اتوماسیون صنعتی رایج شد و با سرعت بسیار زیادی رشد کرد و مورد توجه تولیدكنندگان و سازندگان ماشین‌آلات صنعتی قرار گرفت. همان‌طور كه پیش از این نیز ذکر شد، موفقیت هر نوآوری به عوامل گوناگونی بستگی دارد كه مهم‌ترین آن، ارائه آن در بهترین زمان ممكن از نظر فناوری و نیاز بازار است. دهه هشتاد شروع عصر رایانه و فناوری دیجیتال در دنیاست. انتقال اطلاعات به صورت بیت (سریال) از طریق درگاه‌های تعریف‌شده‌ای مانند RS4 232، RS422 و RS485 شگفتی به‌شمار می‌آمد و استفاده از رابط‌های انسان و ماشین5 (HMI) در مرحله آغازین خود قرار داشت و لازمه استفاده از آنها ارتباط سریالی با سامانه‌های کنترل بود.

كم كردن هزینه كابل‌كشی بین سامانه‌های كنترلی از یك طرف و حسگرها و عملگرها از طرف دیگر، پایین آمدن زمان راه‌اندازی به دلیل كم شدن اشتباهات در كابل‌كشی و همچنین صرفه‌جویی در نفر روز کارکنان درگیر در راه‌اندازی و سایر امكانات مختلف مانند عیب‌یابی سریع باعث شد كه علاوه‌بر استقبال از این فناوری، تعداد زیادی از انواع شبكه‌های صنعتی سریال به بازار عرضه شوند. درحقیقت هر سازنده تجهیزات كنترلی با توجه به نیاز خود، اقدام به تولید شبكه‌ای خاص کرد که منطبق با مشخصات سخت‌افزاری و نرم‌افزاری سامانه‌ها تولیدی خود باشد.

در اوایل دهه نود میلادی تعداد قابل‌ توجهی از انواع شبكه‌های صنعتی سریال با پروتكل‌های مختلف و مشخصات سخت‌افزاری متفاوت به بازار عرضه شدند. این امر مشكلات دیگری مانند انتخاب شبكه مناسب و پشتیبانی در آینده را به‌دنبال داشت. تنوع انواع شبكه‌ها به این امر منجر شد كه محصولات (شبکه‌های) ارائه‌شده توسط شركت‌های بزرگ فعال در زمینه اتوماسیون صنعتی مانند Télémécanique, Siemens Allen_Bradley در بازار بتوانند دوام داشته باشند و در طول زمان سایر راه‌حل‌های ارائه‌شده از طرف شركت‌های دیگر از بازار حذف شوند. در شکل 1 نماد برخی از شبکه‌های معروف نمایش داده شده‌است.

اترنت , TSN , UA OPC , افزونگی , بی درنگ

شکل ۱. نماد برخی از شبکه‌های سریال رایج

در همین زمان كم‌كم برای صنایع فرآیندی مانند شیمیایی، تولید برق، دارویی، نفت و گاز و پتروشیمی نیز شبكه‌های خاص با توجه به نیاز هر صنعت به بازار عرضه شد كه البته تعداد آنها بسیار محدودتر از بخش اول بود.

شبکه‌های خاص برای تبادل اطلاعات بین سامانه‌های كنترلی به‌صورت سریال و با سطوح بالاتر هرم اتوماسیون صنعتی، یكی دیگر از محصولات ارائه‌ شده در این زمینه بود كه به‌ علت حجم نسبتاً بالای اطلاعات نسبت به سطح فیلد، از ویژگی خاص خود مانند سرعت کمتر و پشتیبانی از لایه‌های بیشتر ساختار 6ISO/OSI برخوردار بودند. در این بخش با توجه به اینكه طراح یا مصرف‌كننده انتخاب خود را در زمینه سامانه كنترلی قبلاً انجام داده بود، به‌ناچار مجبور به انتخاب راه‌حل‌های ارائه‌ شده توسط سازندگان سامانه‌های اتوماسیون خریداری‌شده بود و كمتر حق انتخاب دیگری را داشت.

1-2- شبکه اترنت

با ورود رایانه های شخصی به بازار و استفاده عمومی از آن در شركت‌ها نیاز به داشتن شبكه‌ای خاص برای ارتباط بین این رایانه ها در داخل ساختار شركتی احساس می‌شد كه بهترین گزینه استفاده از اترنت بود.
اترنت در ابتدا با سرعت نسبتاً كم (1Mbit/s) که برای آن دوره (دهه هفتاد میلاد) سرعتی قابل قبول بود، به‌صورت محدود به بازار عرضه شد. این شبکه در طول زمان تا به امروز تغییرات بسیار زیادی را در زمینه سخت‌افزار و نرم‌افزار خود شاهد بوده است و شاید دیگر هیچ شباهتی با نسخه اولیه خود نداشته باشد. هم‌اکنون کمتر رایانه‌ای می‌توان یافت که دارای درگاه اترنت نباشد و این فناوری بخش جدایی‌ناپذیر سخت‌افزار رایانه‌ها محسوب می‌شود.

با توجه به مشخصات اترنت و استفاده شایان توجه از PCها در دنیای اتوماسیون صنعتی، ساده‌ترین و بهترین گزینه برای ارتباط بین 7PC‌ها و سامانه‌های كنترل استفاده از شبكه اترنت با پروتكل‌های خاص شركت‌های سازنده سامانه‌های كنترلی مانند 8PLC یا 9DCS بوده است. تا اواسط دهه 2000 دو نوع شبكه در كنارهم وجود داشتند؛ شبكه‌های صنعتی (سریال) برای ارتباط سامانه‌های كنترلی با سطح فیلد یا به عبارت دیگر انتقال اطلاعات I/O (باینری، آنالوگ) به سامانه‌های كنترلی و شبکه دیگری به‌منظور ارتباط بین سامانه‌های كنترلی با همدیگر و همچنین سطوح بالاتر اتوماسیون مانند سامانه‌های SCADA10 ،MES11 یا ERP12.

از اواخر دهه 90 و به‌ویژه در دهه اول قرن 21 مفهوم دیگری به نام اینترنت به حوزه زندگی خصوصی و کاری انسان‌ها وارد شد كه تحولی دیگر با خود به‌همراه داشت. ارتباط با دنیای وب و استفاده از امكانات این تارنما در اقصی نقاط دنیا و دسترسی از راه دور به كلیه داده‌ها که از شگفتی‌های قرن جدید شمرده می‌شود، به پروتكل‌های خاص و تعاریف جدیدی در دنیای نرم‌افزار نیاز داشت. بدین‌سان تولید‌كنندگان تجهیزات صنعتی، سازندگان ماشین‌آلات و شركت‌های یكپارچه‌ساز در كنار دو شبكه عنوان‌شده، با فناوری جدید دیگری که همان اینترنت و دنیای مجازی بود، روبه‌رو شدند.

لازم به ذكر است كه در دهه اول قرن بیست‌ویكم، شبكه‌های صنعتی مبتنی بر انتقال اطلاعات به‌صورت سریال و شبكه‌‌های اترنت هر دو و در دو سطح مختلف، یعنی سطح فیلد و دیگری در سطح سامانه‌های كنترل و بالاتر مورد استفاده قرار می‌گرفتند.

پروتكل‌های ارتباطی برای اینترنت از مدت‌ها قبل برای اترنت و رایانه های شخصی تعریف شده بود و سرعت لازم برای برقراری ارتباط در بستر اترنت از لحاظ سخت‌افزاری باعث جایگزینی آن با درگاه‌هایی مانند RS485 ،RS422 یا RS232 می‌شد.

از اواخر این دهه رسوخ اینترنت در دنیای اتوماسیون صنعتی و ارائه امكانات جذاب در حوزه وب باعث شد كه كم‌كم شبكه‌های صنعتی سریال جای خود را به شبكه‌هایی براساس سخت‌افزار اترنت بدهند، ولی با پروتكل‌های خاص که بتوانند جواب‌گوی نیازهای صنعتی مانند قابلیت بی درنگ، افزونگی و … باشند و در عین حال امکان اتصال و ارتباط با دنیای وب را ارائه دهند. در شکل شماره 2 نماد برخی از شبکه‌های اترنت صنعتی نمایش داده شده‌ است.

اترنت , TSN , UA OPC , افزونگی , بی درنگ

شکل 2. نماد‌ برخی از شبکه‌های اترنت صنعتی

البته ناگفته نماند كه استفاده از درگاه‌های سریال و پروتکل‌های خاص هنوز در بسیاری از كاربردهای خود از لحاظ قیمت و سادگی كار جذابیت دارد و هیچ‌گاه به‌طور صددرصد نمی‌توان آنها را جایگزین کرد؛ ولی روند به‌سمت استفاده از اترنت است.

در دهه اخیر، فناوری‌هایی مانند رایانش ابری و انقلاب نسل چهارم (IIoT وIoT)، دنیای مجازی مانند واقعیت ارزش افزوده و بسیاری دیگر از مفاهیم جدید بیش از پیش اهمیت استفاده از درگاه اترنت با پروتکل‌های منطبق با صنعت و همچنین دنیای IT و اینترنت را نمایان می‌کند و دستیابی به اطلاعات از پایین‌ترین سطح هرم اتوماسیون صنعتی تا بالاترین بخش آن از طریق وب و ذخیره و پردازش اطلاعات در سامانه‌های ابری و استفاده از اینترنت از طریق گوشی‌های موبایل یا انواع رایانه‌ها و دسترسی به تک‌تک اطلاعات مورد نیاز دیگر رویكردی تجملی به شمار نمی‌رود و به‌صورت یک واقعیت و نیاز پیش‌ روی مهندسان دنیای اتوماسیون صنعتی قرار دارد.

2- مروری بر پروتكل OPC و امكانات آن

همان‌طور ‌كه در بخش گذشته بدان اشاره شد، از اوایل دهه 90 میلادی رایانه‌های شخصی به‌تدریج در زندگی روزمره انسان‌ها جای خود را باز كردند و استفاده از آنها همه‌گیر شد.
در عصر حاضر زندگی انسان بدون استفاده از رایانه‌های شخصی قابل تصور نیست. نفوذ این پدیده تنها محدود به استفاده از آنها در امور اداری و دفتری نیست و صنعت و زندگی شخصی افراد نیز بدون این معجزه قرن گذشته قابل تصور نیست. امروزه 90 درصد سیستم عامل مورد استفاده در رایانه‌های شخصی محصول شركت مایكروسافت و به‌نام ویندوز است كه كلیه نرم‌افزارهای كاربردی دیگر روی این نرم‌افزار نصب می‌شود.

با توجه به یكسان بودن سیستم عامل (ویندوز) برای كلیه نرم‌افزارهای كاربردی امكان جابه‌جایی اطلاعات نرم‌افزارهای نصب‌شده، توسط قابلیت‌های نرم‌افزاری ویندوز به‌نام 13DCOM و 14COM امكان‌پذیر است. هم‌زمان با استفاده از رایانه‌های شخصی در صنعت و به‌خصوص در نرم‌افزار‌های SCADA و سیستم عامل ویندوز در سخت‌افزارهای رابط انسان و ماشین (HMI) مشكل انتقال داده‌های سامانه‌های كنترلی مختلف (DCS ,PLC) به نرم‌افزارهای عمومی SCADA مطرح شد. برای برقراری ارتباط با هر سازنده‌ای نیاز به نصب راه اندازهای مورد نیاز سخت‌افزار سامانه‌های کنترلی در نرم‌افزار SCADA بود.

در سال 1995 چندین شركت معروف در آمریكا، فعال در زمینه‌های نرم‌افزارهای SCADA و همچنین سخت‌افزارهای كنترلی، كارگروهی تشكیل دادند تا استانداردی برای دستیابی پیوسته و تقریباً بی درنگ (دینامیکی) به اطلاعات سخت‌افزارهای مختلف کنترلی از طریق نرم‌افزارهای SCADA نصب‌شده در محیط ویندوز تعریف کنند و در سال 1996 اولین نسخه آن به‌نام OPC-DA15 V.1 عرضه شد.

در این استاندارد نرم‌افزار OPC به دو بخش Client و Server تقسیم می‌شود که سازندگان نرم‌افزارهای SCADA بخش Client را در نرم‌افزار خود پیاده سازی می‌کنند و تولیدکنندگان سخت‌افزار بخش Server‌ آن را در اختیار کاربر قرار می‌دهند. با نصب بخش Server در محیط ویندوز، امکان تبادل اطلاعات بدون نیاز به دانستن پروتکل یا تنظیمات خاص راه اندازهای مختلف به وجود می‌آید. این استاندارد مورد استقبال اكثر شركت‌های سازنده نرم‌افزار و سخت‌افزار در حیطه اتوماسیون صنعتی قرار گرفت. به‌ علت كثرت شركت‌هایی كه به این استاندارد روی آوردند و آن را در محصولات خود به کار بردند، نیاز به راستی آزمایی انطباق محصولات تولیدی با استاندارد تدوین‌ شده الزامی به نظر می‌رسید.

این امر دیگر از وظایف كارگروه تشكیل‌ شده خارج بود و به همین جهت ارگانی به‌نام OPC Foundation در اواخر سال 1996 تأسیس شد كه وظیفه رسیدگی به این امر و همچنین ادامه تكامل این استاندارد را برعهده گرفت.

با ورود اینترنت به زندگی روزمره و اهمیت روزافزون آن در اواخر دهه 90 تعریف مشخصات و استانداردهایی كه بتوان از طریق وب نیز با استفاده از OPC به اطلاعات دست یافت درسال 1998 كامل شد.

همچنین این استاندارد در سال بعدی به آلارم‌ها و رخ‌داده‌های ایجادشده در فرآیند گسترش یافت و به OPC AE16 معروف شد. درسال‌های بعد با توجه به گسترش استاندارد OPC به سایر نیازهای صنعتی، مانند دستیابی به تاریخچه اطلاعات ثبت‌ شده از فرآیند یا وارد کردن استاندارد XML به آن، به نظر می‌رسید كه در مقایسه با نسخه اولیه آن یعنی OPC-DA تعداد زیادی مدول‌های نرم‌افزاری به‌وجود آمده و باید تمامی این خواسته‌ها و مدول‌های نرم‌افزاری در یك نرم‌افزار جدید OPC خلاصه و قابل ارائه باشند. در سال 2006 اولین نسخه این استاندارد به نام OPC UA17 عرضه شد و درسال 2009 اولین تجهیز فرآیندی این استاندارد را در تجهیزات خود كه آنالایزر شیمیایی بود، پیاده‌سازی کرد.

OPC UA با نسل اولیه خود یعنی OPC DA یا OPC AE کاملاً متفاوت است. حتی معنی سرواژه OPC نیز تغییر یافته است و اینک Open Platform Communication جایگزین سرواژه قدیمی است.
OPC دیگر بر سیستم عامل ویندوز متكی نیست و سامانه نرم‌افزاری كاملاً مستقل و قابل یكپارچه‌سازی با نرم‌افزارهای دیگر است و كلیه اطلاعات یك سامانه كنترلی یا تجهیز را می‌توان با استفاده از پروتکل OPC UA ارسال کرد و حتی ارسال تعریف الكترونیكی تجهیزات نیز امكان‌پذیر است.
در حقیقت پروتکل OPC UA تمامی نیازهای صنعتی را در خود جمع کرده است كه قابلیت یكپارچه‌سازی برروی كوچک ترین تجهیز هوشمند مانند ابزاردقیق تا سامانه‌های كنترلی را داراست و همچنین با داشتن امكان ارتباط با دنیای IT می‌تواند با فضای مجازی، فضای ابری و هر آنچه تحت عنوان IoT یا IIoT وجود دارد، ارتباط برقرار کند.
در سال 2012 برای پروتکل OPC UA سری استاندارد IEC-62541 تعریف شد که در حال حاضر شامل 15 زیرمجموعه است كه جدیدترین بخش آن IEC-62541-100 است. آخرین ویرایش OPC UA، نسخه 1.04 است كه نشان می‌دهد با نسخه اولیه خود درسال 2006 یعنی نسخه 1.0 اختلاف چندانی ندارد و این خود مؤید ساختار قابل‌ اعتماد و دوراندیشی متخصصان امر در OPC Foundation در طراحی این پروتکل است.

تعداد اعضای OPC Foundation به بیش از 750 شرکت در سال 2020 رسیده است كه قریب به اتفاق شركت‌های فعال در حوزه اتوماسیون صنعتی از كوچک ترین تا بزرگ‌ترین آنها را شامل می‌شود و این شرکت‌ها پروتکل OPC_UA را دست‌کم در چند محصول خود پیاده‌سازی کرده‌اند.

3- شبكه TSN چیست؟

در مقاله‌ای جداگانه درخصوص شبكه TSN18 و مشخصات آن توضیح داده شده است؛ فقط به‌منظور یادآوری برای خوانندگانی كه موفق به مطالعه آن نشده‌اند، خلاصه‌ای از مشخصات فنی این شبكه ذكر می‌شود.

TSN شبكه‌ای بر اساس اترنت است كه از طریق كار گروهی در بخش استاندارد IEEE19 802.1 معرفی شده است. در حقیقت TSN تكامل‌یافته شبكه اترنت معمولی است که قابلیت‌های جدیدی مانند بی درنگ بودن، افزونگی ذاتی، اطمینان در انتقال داده‌ها، امكان سنكرون كردن زمانی تجهیزات متصل به آن و مدیریت كامل انتقال اطلاعات از طریق تخصیص پهنای باند اختصاصی به آن افزوده شده است. (شکل 3).

اترنت , TSN , UA OPC , افزونگی , بی درنگ

شکل 3. چهار قابلیت مهم شبکه TSN

در ابتدا (سال 2012) TSN به عنوان شبكه‌ای برای انتقال بی درنگ صدا/تصویر در نظر گرفته شده بود. كارگروه 802.1 ادامه كار بر روی این شبكه را به عهده گرفت و نام آن به TSN تغییر یافت.

علاوه بر امكان استفاده از این شبكه در كاربردهای صنعتی و انتقال صوت و تصویر، استفاده از آن در خودرو و هواپیما، كه سرعت، اطمینان در تبادل داده‌ها و افزونگی از الزامات استفاده از شبکه در این نوع از ماشین‌هاست، از کاربردهای در نظر گرفته‌ شده برای این شبکه است. برای شبكه TSN استانداردهای متنوعی از طرف انجمن IEEE تعریف شده است كه فهرست این استانداردها تحت سرواژه IEEE 802.1 قابل دریافت از سایت انجمن IEEE است. در شکل شماره 4 نماد این شبکه نشان داده شده است.

اترنت , TSN , UA OPC , افزونگی , بی درنگ

شکل 4. نماد شبکه TSN

تعداد سخت‌افزارهای سازگار با استاندارد TSN در حال افزایش است و در حال حاضر شركت‌هایی مانند Hirschmann, CISCO كه در زمینه ساخت سوئیچ‌های اترنت (اداری، صنعتی) صاحب‌نام‌اند، محصولات مناسب عرضه كرده‌اند.

4- پروتكل OPC UA برروی بستر TSN

در اواخر سال 2018 (نمایشگاه نورنبرگ) اعلام شد كه كارگروهی به نام FLC (Field Level Communication) در انجمن OPC تشكیل شده است كه هدف آن ایجاد شبكه‌ای عمومی از سطح فیلد تا Cloud به‌منظور ارتباط بین تجهیزات نصب‌شده به‌صورت عمودی و افقی در هرم اتوماسیون صنعتی براساس Ethernet TSN و پروتكل OPC UA است (شکل 5).

اترنت , TSN , UA OPC , افزونگی , بی درنگ

شکل 5. کاربرد OPC UA در ارتباط تجهیزات

 

چهار عامل اصلی در تشكیل چنین كارگروهی و همچنین ارائه شبكه‌ای براساس OPC UA و TSN دخیل بودند:

– OPC UA دارای ساختاری مدولار است كه هر دو روش Client/Server و Publisher/Subscriber را پشتیبانی می‌كند. این بدان معنی است كه در كنار پشتیبانی از پروتكل‌هایی مانند 20TCP و 22UDP ،21MQTT یا 23AMQP می‌توان از شبكه‌های جدید مانند TSN یا 5G (نسل جدید انتقال داده‌ها از طریق شبکه موبایل) نیز استفاده کرد و همچنین امکان استفاده و بسط شبکه در سطح فیلد با استفاده از روش Pub/Sub (پشتیبانی از تعداد گره شبکه زیاد، سرعت بالا و حجم اطلاعات کم) و در سطوح کنترل و بالاتر با استفاده از Client/Server (تعداد گره کم، سرعت نسبتا کم، حجم بالای اطلاعات) وجود دارد.
– OPC UA پروتكلی است كه علاوه‌ بر اطلاعات فرآیندی، سایر اطلاعات الکترونیکی یک تجهیز را نیز می‌توان با آن ارسال کرد.
– OPC UA دارای نوعی روش نرم‌افزاری است که امكان دسترسی امن، مطمئن و كنترل‌شده به اطلاعات را امكان پذیر می‌سازد.
– و اما شاید مهمترین نكته این است كه انجمن OPC وابسته به شركت خاص یا حمایت‌شده از طرف یک یا چند سازنده نیست و با داشتن بیش از 750 عضو، انجمنی بی‌طرف را به نمایش می‌گذارد كه همه اعضا از پروتكل‌های انتشارداده‌شده می‌توانند استفاده کنند. شاید یکی از معضلات و دلایل موفق نبودن شبکه‌ها و پروتکل‌های ارائه‌ شده قبلی برای استفاده در شبکه‌ های عمومی از سطح فیلد تا Cloud وابسته بودن مستقیم یا غیرمستقیم آنها به یک شركت خاص تولید كننده بوده است (شکل 5).

اترنت , TSN , UA OPC , افزونگی , بی درنگ

شکل 6. ارتباط OPC UA با سایر انجمن‌های صنعتی و ارگان‌ها

البته باید در نظر گرفت كه برای موفقیت هر نوآوری مانند شبكه جدید OPC_UA over TSN علاوه‌ بر موارد اشاره‌ شده، آمادگی فنی و نیاز جامعه صنعتی به وجود شبكه‌ای جدید نیز نقش بزرگی را بازی می‌كند.
باید در نظر داشت كه از نقاط قوت این شبكه امكان ارتباط با حسگرهای سطح فیلد تا سطوح بالای اتوماسیون و همچنین ارتباط بین سامانه‌های كنترل با همدیگر و در آینده در شبكه 5G است. البته هنوز برروی مشخصات فنی مورد نیاز برای استفاده در شبكه 5G كار می‌شود و فعلاً امكان استفاده از آن در این شبكه وجود ندارد.

در كارگروه FLC، متخصصان شركت‌هایی مانند Rockwell Automation یا Siemens بر روی استانداردهای OPC_UA برای استفاده در سطح فیلد براساس Publisher/Subscriber كار می‌كنند. همچنین به‌ منظور استفاده از این پروتكل در كاربردهای Safety یا Motion نیز سعی شده تا با ایجاد كمترین تغییرات در استانداردهای فعلی، این امكان به پروتكل OPC_UA اضافه شود.

5- خلاصه مقاله

با توجه به امكانات و مزایای شبكه TSN و پروتكل OPC UA كه با هم و به‌صورت شبكه‌ای جدید در كلیه سطوح اتوماسیون صنعتی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد، امید متخصصان و استفاده‌ كنندگان به داشتن شبكه‌ای یكدست و یكپارچه برای استفاده به واقعیت نزدیك می‌شود.

البته این بدان معنی نیست كه شبكه‌های دیگر به‌زودی از بین خواهند رفت؛ زیرا عمر مفید برای فناوری و سخت‌افزار در اتوماسیون صنعتی بین 10 تا 15 سال حدس زده می‌شود و در این بازه از زمان به‌تدریج تعداد تجهیزاتی كه در سطح فیلد، كنترل و سایر سطوح سخت‌ افزاری و نرم‌ افزاری شبکه OPC_UA over TSN را پشتیبانی می‌كنند، افزایش پیدا خواهد كرد و كم‌كم جایگزین راه‌حل‌های موجود خواهد شد.

در این بین امید است كه تولیدكنندگان نیز هرچه بیشتر به این محصول جدید روی بگردانند و استفاده از آن را حمایت کنند كه در این صورت شاهد روش Plug & Play، كه در دنیای IT برای بسیاری از تجهیزات امری طبیعی به شمار می‌رود، در صنعت خواهیم بود.

مراجع:

1- SPS-magazin 10/2019 ، صفحه 58
2- OPC Foundation (www.opcfoundation.org)
3- TSN Task group (1.ieee802.org/tsn)

پی نویس:

[1]. Information Technology

[2]. Industrial Internet of Things

[3]. OLE for Process Control

[4]. Recommended Standard

[5]. Human-Machine Interface

[6]. International Organization for Standardization/Open Systems Interconnection

[7]. Personal Computer

[8]. Programmable Logic Controller

[9]. Distributed Control System

[10]. Supervisory Control and Data Acquisition

[11]. Manufacturing Execution System

[12]. Enterprise resource Planning

[13]. Distributed COM

[14]. Component Object Model

[15]. OPC Data Access

[16]. OPC Alarms & Events

[17]. OPC Unified Architecture

[18]. Time-Sensitive Networking

[19]. Institute of Electrical and Electronics Engineers

[20]. Transmission Control Protocol

[21]. User Datagram Protocol

[22]. Message Queuing Telemetry Transport

[23]. Advanced message Queuing Protocol

برای امتیاز به این نوشته کلیک کنید!
[کل: 0 میانگین: 0]

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *