OPC Foundation en Avnu Alliance gaan nauwer samenwerken rond het testen en certificeren van OPC UA FX in combinatie met Time-Sensitive Networking (TSN). Daarmee willen beide organisaties een belangrijke stap zetten van technische standaarden naar industriële netwerken waarin apparatuur van verschillende leveranciers aantoonbaar met elkaar kan samenwerken.
TSN wordt al langere tijd gezien als een belangrijke bouwsteen voor nieuwe generaties industriële Ethernet-netwerken. De technologie voegt aan standaard Ethernet mogelijkheden toe om dataverkeer voorspelbaar en tijdkritisch af te handelen. Dat is vooral belangrijk bij toepassingen waarbij communicatie niet alleen betrouwbaar moet zijn, maar waarbij data ook binnen nauwkeurig bepaalde tijdvensters moet arriveren.
Alleen beschikken over standaarden is daarvoor echter niet voldoende. In een fabriek moeten switches, controllers, drives, I/O-systemen en andere componenten van verschillende fabrikanten daadwerkelijk met elkaar kunnen communiceren. Bovendien moet vooraf duidelijk zijn of apparatuur aan dezelfde eisen voldoet.
Om die stap te ondersteunen hebben OPC Foundation en Avnu Alliance een samenwerkingsovereenkomst gesloten. Daarbij wordt de expertise van beide organisaties gecombineerd. OPC Foundation richt zich onder meer op de specificaties en tests rond OPC UA FX, terwijl Avnu veel ervaring heeft met conformiteitstesten, interoperabiliteit en certificering van TSN-apparatuur.
OPC UA FX en TSN bij elkaar brengen
OPC UA FX – waarbij FX staat voor Field eXchange – breidt OPC UA verder uit richting communicatie op het niveau van industriële besturing en veldapparatuur. Het uiteindelijke doel is een gestandaardiseerde en leverancier-onafhankelijke communicatie-infrastructuur die onder andere kan worden gebruikt voor controller-to-controller- en controller-to-devicecommunicatie.
TSN vormt daarbij een mogelijke onderliggende netwerktechnologie. De samenwerking concentreert zich met name op het IEEE/IEC 60802 TSN Profile for Industrial Automation. Dit profiel legt vast hoe verschillende TSN-technieken binnen industriële automatiseringsnetwerken moeten worden toegepast.
De uitdaging zit vervolgens in de implementatie. Twee apparaten kunnen op papier dezelfde standaarden ondersteunen, maar dat betekent nog niet automatisch dat zij in een concrete industriële installatie probleemloos samenwerken.
Daarom willen OPC Foundation en Avnu de test- en certificeringsactiviteiten beter op elkaar afstemmen. Daarbij gaat het niet alleen om afzonderlijke apparaten, maar ook om de manier waarop componenten binnen complete industriële netwerken functioneren.
Gemeenschappelijke testspecificatie
Een belangrijk hulpmiddel daarbij is de Common Test Specification voor het IEEE/IEC 60802-profiel. Deze is ontwikkeld binnen de TSN Industrial Automation Conformance Collaboration (TIACC), waaraan beide organisaties een belangrijke bijdrage hebben geleverd.
Deze testspecificatie kan worden gebruikt om testtools te valideren en om certificeringstrajecten voor onder andere switches en end stations te ontwikkelen. Door dezelfde eisen, acceptatietests en integratiescenario's te gebruiken, moet beter aantoonbaar worden of producten daadwerkelijk conform de standaarden functioneren.
Voor leveranciers kan dit betekenen dat zij duidelijkere criteria krijgen waaraan hun producten moeten voldoen. Systeemintegratoren krijgen op hun beurt meer houvast bij het combineren van apparatuur van verschillende fabrikanten. Voor eindgebruikers moet certificering uiteindelijk vooral het risico verkleinen dat tijdens de engineering of inbedrijfstelling alsnog onverwachte interoperabiliteitsproblemen optreden.
Dat is relevant omdat TSN juist aantrekkelijk is als gemeenschappelijke netwerkinfrastructuur. Wanneer iedere leverancier de standaarden net iets anders interpreteert of implementeert, verdwijnt een belangrijk deel van dat voordeel.
Testen met echte apparatuur
De samenwerking blijft daarom niet beperkt tot documenten en testspecificaties. Op 28 en 29 september vond aan de Universiteit van Stuttgart een industriële plugfest plaats waar fabrikanten en andere deelnemers apparatuur en implementaties daadwerkelijk met elkaar konden testen.
Tijdens zo'n plugfest worden apparaten van verschillende leveranciers op elkaar aangesloten om te onderzoeken of de verschillende implementaties in de praktijk samenwerken. Daarbij kan niet alleen worden gekeken naar bestaande TSN-functionaliteit, maar bijvoorbeeld ook naar nieuwe functies en integratiescenario's met bestaande industriële communicatietechnologie.
Een van de aandachtspunten in Stuttgart was OPC UA FX over netwerken die voorbereid zijn op het IEEE/IEC 60802 TSN-profiel. Ook deelnemers zonder eigen hardware konden aanwezig zijn om testopstellingen te bekijken en technische discussies te volgen.
Volgens Dave Cavalcanti, president van Avnu Alliance, moet de samenwerking de industrie helpen om de stap te maken van het ontwikkelen van specificaties naar het daadwerkelijk testen, certificeren en integreren van producten van verschillende leveranciers. Daarbij worden de prioriteiten en testeisen rond TSN gekoppeld aan de integratie van OPC UA FX.
Peter Lutz, Director Field Level Communication Initiative bij OPC Foundation, wijst eveneens op het belang van conformiteit en interoperabiliteit bij de introductie van TSN in industriële automatisering.
Van standaard naar inzetbare technologie
Juist dat praktische aspect is belangrijk voor de verdere acceptatie van TSN. De onderliggende IEEE-standaarden zijn inmiddels uitgebreid beschreven, maar voor industriële gebruikers telt uiteindelijk vooral of een netwerk in de praktijk voorspelbaar functioneert.
Daarbij speelt interoperabiliteit een grote rol. Moderne productieomgevingen bestaan vrijwel nooit uit apparatuur van één leverancier. Een netwerk kan switches van de ene fabrikant bevatten, terwijl controllers, aandrijvingen, robots en I/O-systemen afkomstig zijn van verschillende andere leveranciers.
Certificering kan daarbij niet alle integratieproblemen uitsluiten, maar moet wel aantoonbaar maken dat apparatuur volgens dezelfde technische uitgangspunten is ontwikkeld en getest. Dat kan de hoeveelheid aanvullende engineering en praktijktests bij het ontwerpen en in bedrijf stellen van een installatie verminderen.
De samenwerking tussen OPC Foundation en Avnu richt zich daarmee op een fase die voor nieuwe industriële communicatietechnologie vaak minstens zo belangrijk is als de ontwikkeling van de standaard zelf: aantonen dat verschillende implementaties daadwerkelijk samen functioneren.
Als dat lukt, kan de combinatie van OPC UA FX en TSN zich verder ontwikkelen van een verzameling technische specificaties naar een praktisch toepasbare basis voor leverancier-onafhankelijke industriële communicatie.