Industrie omarmt OPC UA TSN tijdens SPS IPC Drives 2018

Alle grote automatiseerders op één podium met één boodschap: er gaat een streep door proprietary protocollen. OPC UA TSN, dat wordt de nieuwe communicatiestandaard voor de industrie. Deze brengt open determinisme naar m2m-communicatie én naar het veldniveau. Hoe fabrikanten zich dan nog kunnen onderscheiden? Volgens Oliver Kleineberg, Global CTO Core Networking bij Belden met implementatiegemak en een helder brownfield transitiepad. Niet geheel ontoevallig blijkt Belden prima voorgesorteerd voor dit nieuwe tijdgevoelige tijdperk.

 

Kleineberg kan zijn enthousiasme maar lastig onder stoelen of banken steken. “Gisteren is er echt geschiedenis geschreven”, grijnst hij. Als TSN-evangelist en kartrekker van het eerste uur is Kleineberg er van overtuigd dat we ooit zullen terugkijken naar de SPS IPC Drives editie 2018 als de waar het allemaal veranderde. Natuurlijk was er vorig jaar ook een vergelijkbare bijeenkomst. Siemens en Rockwell die het op hetzelfde podium eens zijn? Dat zie je niet vaak. Tel daar bij op dat ook een grote partij als Mitsubishi, dat op datzelfde podium TSN voor haar CC-Link protocol aankondigde en zich bij ‘shapers consortium’ voegde. Dan kan het niet anders dan dat over tien jaar OPC UA TSN hetzelfde is voor de industrie, als wat vandaag de dag TCP/IP voor het internet betekent. “Natuurlijk zijn er ook uitdagingen”, geeft Kleineberg toe. “Maar die worden opgelost. Maar liefst 22 fabrikanten van automatiseringsproducten* hebben zich gecommitteerd om voorts alle producten van OPC UA TSN uit te rusten. Zeggen ‘de kritieke massa is eindelijk bereikt’,  is een understatement. Het is nu slechts een kwestie van tijd.”

Hybride overbruggingsproducten

Wat zijn die uitdagingen dan? Is de men het misschien niet onderling eens over de uitvoering? Kleineberg: “Oh jawel hoor. Voor wat betreft TSN is al het grondwerk gedaan en ligt er sinds begin 2017 een volledige standaard waarmee producten ontwikkeld kunnen worden. En als je hier over de beurs rondloopt zie je ook dat dat volop gebeurt. Voor OPC UA ligt dat net even anders – daar moeten voor diverse sectoren nog wat companion standaarden worden uitgewerkt – maar ook dat is een kwestie van tijd. Nee, de echte uitdaging zit hem in beide gevallen vooral in het plug & play maken van de diverse netwerkonderdelen. Gelukkig hebben we hier als Belden inmiddels flinke stappen gezet.”
Gelukkig, omdat gebruikers volgens Kleineberg wel tools zullen eisen die helpen bij het configureren van de complexiteit die determinisme als extra dimensie met zich meebrengt. Ook zullen gebruikers met het oog op bestaande infrastructuur een helder transitiepad van hun toeleveranciers verwachten. In de praktijk zal dit in het begin leiden tot diverse hybride overbruggingsproducten die naast OPC UA TSN bijvoorbeeld ook PROFINET, POWERLINK of EtherCAT ondersteunen. En omdat dit helpt bij de adoptatie, en de betrouwbaarheid vergroot, vindt Kleineberg dit een goede zaak.

 

 

Plug & Play

Belden zelf heeft weinig last van het moeten onderhouden van een hybride standaarden. Zij praten als onafhankelijk communicatiespecialist met alles en iedereen. Hierdoor konden zij zich al jaren geleden toeleggen op de ontwikkeling van open deterministische switches en configuratietools voor TSN. Sterker nog, in verschillende producten van collega shapers is het branded Belden technologie die het TSN-deel verzorgd. En door dat uitgesproken commitment van de grootste automatiseerders ter wereld? Daardoor zag Kleineberg zijn marktpotentieel van de een op de andere dag vertienvoudigd. Geen wonder dat hij vrolijk gestemd was.
“Twee jaar gelden introduceerden we onze eerste TSN-ready Octopus switches voor m2m-communicatie (layer 2). Uitgerust met een FPGA konden we zodra de TSN-standaard klaar was middels een software-update met TSN aan de slag. Vorig jaar was het de beurt aan onze Bobcat switches. Deze zijn met asic-chip (application specific integrated circuit) kleiner en goedkoper en daarmee geschikt voor TSN op veldniveau (layer1). Voor de configuratie en diagnose hebben we al enige tijd HiVision. Hiermee kan je snel en in batch timeslices definiëren en prioriteiten aan diverse tijdkritische netwerkonderdelen meegeven. Ook kan je er eventuele netwerkfouten mee opsporen. Inmiddels zijn we nog en stap verder. In een samenwerking met National Instruments zijn we er in geslaagd om een Compact Rio plug & play in een deterministisch netwerk te hangen.”

 

 

Gesynchroniseerde remote revolutie

Terwijl hij de UTP-stekkers uit diverse ledlamp aansturende controllers trekt en er weer insteekt, legt Kleineberg uit dat het inpassen van de end-devices in het TSN-netwerk, in dit geval dus de Compact Rio’s, volledig automatisch verloopt. En die ledlampen hadden natuurlijk ook mobiele robots kunnen zijn die op verschillende locaties met verschillende netwerken tijdkritische taken uitvoeren. “De eindgebruiker moet eenmalig de netwerkvereisten van de controllers configureren en deze aan de TSN-switch doorgeven. Dat kan ook vanuit de applicatielaag, bijvoorbeeld via een designtool van de fabrikant. De rest gaat vanzelf.”
Mede dankzij plug & play gebruikersgemak verwacht Kleineberg een flinke impuls voor gesynchroniseerde remote toepassingen. Dat kan een chirurg zijn die op afstand een operatie uitvoert met een robot met real time haptische feedback. Of een remote AR- of VR-applicatie waarbij mensen in realtime samenwerken. “De meeste mensen ervaren een latency kleiner dan 30-50ms als realtime. Binnen deze zeer haalbare latencygrenzen zullen allerlei nieuwe toepassingen worden bedacht. Helemaal nu dankzij TSN de Internet Engineering Task Force IETF ook verder kan met de ontwikkeling van detnet – het deterministisch maken van de routing (layer3) verwacht ik dat het hard zal gaan.” Waar dat over 10 jaar allemaal toe geleid zal hebben? Dat kan Kleineberg lastig zeggen. Maar dat tegen die tijd OPC UA TSN dé norm voor industrie zal zijn, daaraan twijfelt hij sinds de SPS IPC Drives 2018 geen moment meer.

 *In alfabetische volgorde: ABB, Beckhoff, Bosch-Rexroth, B&R, Cisco, Hilscher, Hirschmann, Huawei, Intel, Kalycito, Kuka, Mitsubishi Electric, Molex, Omron, Phoenix Contact, Pilz, Rockwell Automation, Schneider Electric, Siemens, TTTech, Wago en Yokogawa.

 

Wie meer wil weten over de werking van TSN download hier het e-boek "Time Sensitive Networking for Dummies"