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将时间敏感网络(TSN)集成到PROFINET中

带有TSN的PROFINET架构

一种有前途的新型IEEE以太网技术将IT(信息技术)网络的带宽与OT(运营技术)网络的延迟相结合,正在以TSN(时间敏感网络)的形式出现。

TSN由可用于基于以太网的网络的标准化机制工具包组成。 在PI(PROFIBUS&PROFINET International)“Industry 4.0”工作组中,现在已经制定了将来在PROFINET中使用TSN的要求和目标。

这项工作的重点首先放在简易处理PROFINET用户身上。 他们应该能够在他们的设备或系统中轻松使用新技术,同时仍然利用现有知识。 此外,诊断,参数化等服务应与当前情况相同。 工程,即网络的配置,也应该以熟悉的方式执行。 通过这种方式,PI可以轻松过渡到新的以太网环境,并确保用户广泛接受。

此外,PI依赖于标准以太网技术,因此它既可以利用各种以太网芯片来实现设备上的PROFINET接口,也可以从IEEE技术的进一步发展中获益,例如千兆带宽。 此外,可以为具有TSN的同步应用实现同步网络。 以前,网络必须单独设置并集成在设备中的专用芯片中。 这是确保PROFINET不仅能够为用户提供面向未来的唯一方法,而且还可以实现更简单的设置。

除了易于集成和扩展的堆栈架构之外,使用该技术的另一个关键目标是对基于IP的流量的高度确定性和鲁棒性,这是不具有实时能力的。 可靠性增加,因为TSN允许在网络上为单个任务保留带宽,因此它们不会被其他流量中断。 这一点尤其重要,因为将来各种协议将在Industry 4.0网络中并排使用。 通过这种方式,PI在系统级别的站点之间通过OPC UA实现并行通信,或者从一开始就将现场级别的设备与云端器件并行通信。

但是,随着TSN的引入,还需要简化网络的工程以适应更复杂的系统,直到它们成为支持即插即用的网络,允许在持续运行期间进行重新配置。 此外,与实时协议程序一起出现的TSN机制提供了PI一直追求的选项。

PI主席Karsten Schneider总结了这种方法的优点:“PI将使用层2中的TSN机制扩展PROFINET,将应用层保留在更高层次上。 这使得可以简单地,渐进地将应用程序迁移到新技术,并利用开放的,全球标准化的IT技术的优势。“

流程工业线人

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