Przejdź do głównej zawartości

Jak wygląda konfiguracja TSN dzisiaj i w przyszłości?

Stephan Kehrer

Time-sensitive networking (TSN) to niezwykle gorący temat w świecie przemysłowym. Prawdopodobnie przeczytałeś wiele artykułów na temat nowego standardu, z których wszystkie prawdopodobnie podkreślały rewolucyjną naturę komunikacji i determinizmu w czasie rzeczywistym, jakie zapewnia ta struktura. Chociaż korzyści są oczywiste, nie mówi się o tym, że konfiguracja mechanizmów TSN, takich jak planista czasu i jego rezerwacja szczelin czasowych dla ramek Ethernetowych, może wymagać dużej ilości konfiguracji, aby uzyskać pożądany efekt.

Przewidywana złożoność konfiguracji TSN sprawia, że wielu użytkowników końcowych ma mieszane uczucia co do tej nowej technologii. Rozumieją, jak działa TSN i jakie korzyści oferuje, ale obawiają się, że będzie to trudne. To prawda, że ​​TSN nie jest dziś technologią "plug-and-play", ale dzięki wdrożeniu kilku konkretnych kroków zespoły będą na dobrej drodze, aby korzystanie z różnych standardów TSN było o wiele bardziej przyjazne dla użytkownika i aby sprawić, że udane konfiguracje będą regułą, a nie wyjątkiem!

Aktualne wyzwania związane z TSN
Załóżmy, że jesteś kierowcą ciężarówki i chcesz dostarczyć ekspresowe towary z fabryki w jednym stanie do centrum dystrybucji w innym regionie. Podróżujesz drogą jednopasmową i docierasz w końcu do skrzyżowania, na którym stoi osoba kierująca ruchem drogowym, wskazując każdemu pojazdowi, kiedy może przejechać. Kiedy podjeżdżasz, za tobą pojawia się policyjny samochód na sygnale, który próbuje przejechać, by dotrzeć na miejsce wezwania. Naturalnie, osoba kierująca ruchem zakłada, że ​​radiowóz na sygnale ma przed Tobą pierwszeństwo, więc nakazuje Ci pozostać na miejscu, aby samochód policyjny mógł przejechać. Wiedziałeś, że musisz pozwolić przejechać radiowozowi; samochód policyjny wiedział, że może jechać dalej, a żadnej ze stron nie przeszkodziło to poważnie w podróży.

Konfiguracja TSN działa tak, jak osoba kierująca ruchem, służąc jako czasowy program planujący, który zapewnia, że ​​informacje o wysokim priorytecie krytyczne w czasie mogą być przesyłane przez sieć bez zakłóceń. Pojedyncza ścieżka usprawnionego ruchu jest łatwa do zarządzania, ale gdy wiele ram informacji o priorytecie musi przechodzić przez różne strumienie w tym samym czasie w złożonej topologii, trudność w skonfigurowaniu tych ścieżek komunikacji znacznie wzrasta.

Dla inżynierów możliwość skonfigurowania ich sieci tak, aby pojawienie się ramek o wysokim priorytecie w miejscu docelowym odbywało się bez zakłóceń, nie jest łatwym zadaniem. Te złożone sieci mają różne wymagania w czasie rzeczywistym, a im więcej informacji ma być wysyłanych do urządzeń odbierających, tym trudniej jest skonfigurować dodatkowe strumienie. Aby z powodzeniem zarządzać kompleksową komunikacją urządzeń, zespoły muszą uwzględniać wiele informacji: planowany czas transmisji, czas przebywania w przełącznikach pośrednich, opóźnienia trasy, oczekiwane wahania i przewidywany czas przybycia. Jest to złożone wyzwanie, które wymaga jasnej strategii z możliwymi do podjęcia działaniami.


Trzy rzeczy, o których należy pamiętać, gdy myślisz o konfiguracji TSN
Podczas gdy złożoność konfiguracji TSN jest dla niektórych odstraszająca, istnieją sposoby na uproszczenie procesu i ułatwienie wdrożenia. 

Oto, o czym należy pamiętać, rozważając konfigurację TSN w przyszłości:

1. TSN opiera się na modelu komunikacji opartym na zamiarach, który powoduje rezerwacje na strumienie krytyczne w czasie, zachowując przy tym kompatybilność ze zwykłym sprzętem sieciowym. Oznacza to, że konfiguracja strumieni jest konieczna tylko w przypadku ruchu sieciowego wymagającego gwarancji w czasie rzeczywistym, podczas gdy regularny ruch sieciowy nie musi być konfigurowany. Na przykład technik konserwacji może podłączyć swojego laptopa do sieci TSN, aby zainstalować aktualizację oprogramowania bez potrzeby jakiejkolwiek konfiguracji - i bez zakłócania komunikacji w czasie rzeczywistym. Aby skonfigurować chronione strumienie w czasie rzeczywistym, wymagania komunikacyjne zaangażowanych urządzeń muszą być znane i przekształcone w konfiguracje harmonogramu.

W pierwszej kolejności będzie to oznaczać, że konfiguracja strumieni musi odbywać się za pomocą inżynierii ręcznej, korzystając z pomocy scentralizowanych narzędzi, takich jak oprogramowanie do zarządzania siecią. Następnym krokiem do celu automatycznej konfiguracji będą narzędzia zawierające algorytmy, wspomagające inżyniera poprzez automatyczne obliczanie strumieni pomiędzy urządzeniami końcowymi w oparciu o relacje komunikacyjne opracowane przez użytkownika. Ostatnim krokiem będzie wówczas w pełni zautomatyzowane środowisko konfiguracyjne, w którym użytkownicy będą musieli jedynie określić urządzenia, które muszą uczestniczyć w komunikacji w czasie rzeczywistym i jakie są ich indywidualne wymagania komunikacyjne.

Zautomatyzowany system może wykonywać wszystkie inne decyzje za kulisami, w tym konfigurować harmonogram sieci i konfigurować urządzenia uczestniczące w komunikacji. Oczywiście, będzie możliwość weryfikacji i ręcznej korekcji strumieni w czasie rzeczywistym przez inżynierów, nawet w tak wysoce zautomatyzowanych scenariuszach konfiguracji w przyszłości. Jednak ręczna weryfikacja lub modyfikacja strumieni będzie opcją dla tych, którzy ich potrzebują, a nie koniecznością.

2. Oprzyj się na modelach konfiguracji IEEE P802.1Qcc, aby ułatwić wspomaganą, a na dłuższą metę, automatyczną konfigurację strumieni sieciowych. Modele konfiguracyjne zawarte w tej części standardowej serii TSN umożliwiają zarówno scentralizowaną, jak i rozproszoną automatyzację konfiguracji strumienia. Scentralizowane podejście wykorzystuje różne jednostki logiczne, takie jak centralna konfiguracja użytkownika (CUC), centralna konfiguracja sieci (CNC) i ich interfejsy z zaangażowanymi stacjami końcowymi (takimi jak sterowniki PLC) i przełączniki. Podejście rozproszone oferuje standardowy interfejs dla stacji końcowych, aby spełnić ich wymagania, wykorzystuje również te informacje do rozproszonego obliczania ścieżek strumieni i rezerwacji bez centralnej jednostki logicznej.

3. Wykorzystaj wsparcie oferowane przez oprogramowanie konfiguracyjne już dziś, aby uniknąć ręcznej konfiguracji abstrakcyjnych odstępów czasu i numerów stanów bramy na każdym urządzeniu. Narzędzia graficzne można wykorzystać do wizualizacji zaangażowanych przedziałów czasowych i zapewnienia konfiguracji za pomocą graficznych interfejsów. Demonstracja tego, jak to może wyglądać w przyszłości, została przedstawiona przez Belden/Hirschmann na targach SPS/ IPC/Drives w 2016 roku.


Warto nieco rozszerzyć punkt dotyczący jednostek logicznych dla scentralizowanego modelu konfiguracji: CUC i CNC odgrywają ważną rolę w dystrybucji niezawodnych transmisji.
CUC pobiera wymagania od urządzeń końcowych lub wykrywa dostępność transmisji w oparciu o dane z czujników. Po ustanowieniu wymaganych relacji komunikacyjnych pomiędzy urządzeniami wysyłającymi (tak zwanymi rozmówcami) a odbiorcami (tak zwanymi urządzeniami nasłuchującymi), informacje te będą przesyłane do innej scentralizowanej jednostki, CNC, która ma pełną i globalną wiedzę o zasobach sieci i topologii. Następnie używa tych informacji, aby znaleźć ścieżkę, która pasuje do wymagań komunikacyjnych między rozmówcą a słuchaczem. Ta ścieżka jest następnie skonfigurowana jako ścieżka transmisji strumienia między urządzeniami.

Niedługo ten stopień logiki zostanie zautomatyzowany, ale nie jest jeszcze w pełni dostępny. Do tego czasu oprogramowanie do zarządzania siecią z funkcjami graficznymi może ułatwić konfigurację strumienia, jak opisano wcześniej.

Automatyzacja komunikacji z TSN
Nie ma wątpliwości, inżynierowie sieci przemysłowej są chętni na TSN, ale obawy przed złożonością wdrażania i zamieszaniem wokół tego, jak skonfigurować nowe mechanizmy, skutecznie ostudzają ich zapał. Uwolnienie użytkowników końcowych od obciążeń i zmniejszenie stresu związanego z konfiguracją jest w rzeczywistości jednym z głównych celów TSN. Ponieważ struktura sieci zostanie zautomatyzowana w ciągu najbliższych kilku lat, pomoże to jeszcze bardziej zredukować obciążenie związane z koordynowaniem ruchu sieciowego i zmniejszyć rozległą wiedzę sieciową wymaganą przez użytkowników końcowych.

Aby dowiedzieć się więcej na temat tego, co twój zespół powinien wziąć pod uwagę podczas integrowania TSN z istniejącymi sieciami, pobierz ten dokument: „TSN” (w języku angielskim).

Jeśli masz jakiekolwiek pytania, wątpliwości czy uwagi, zapraszamy do kontaktu! Jesteśmy do dyspozycji od poniedziałku do piątku w godz. 8:00 - 16:00.
Tel: +48 32 256 25 33
E-mail: info@pf-electronic.pl

Komentarze

Popularne posty z tego bloga

Ethernet przemysłowy a zwykły Ethernet: dlaczego to ma znaczenie?

Sylvia Feng Środowiska przemysłowe są trudne. Mówię o oleju, kurzu, wodzie i wysokich temperaturach. Środowisko, w którym działa wiele obiektów przemysłowych, znacznie różni się od budynku biurowego lub sklepu detalicznego. Mimo to oczekuje się, że wiele (pozornie) podstawowych funkcji będzie działać płynnie, pomimo tych warunków. Fabryki muszą mieć możliwość przesyłania danych z jednej maszyny do drugiej i muszą mieć możliwość polegania na kablu, aby działał w ekstremalnych warunkach. Jednym z obszarów, który może wywrzeć niesamowity wpływ na producentów, zarówno pozytywnie, jak i negatywnie, jest niezawodność, bezpieczeństwo i siła ich kabla sieciowego. Po prostu użycie dowolnego kabla Ethernet nie będzie działać. Zwykłe urządzenia, które mogą działać dobrze w warunkach biurowych z kontrolowaną temperaturą, nie wytrzymają ekstremów środowiska przemysłowego. Oto świetna analogia: jak niedorzeczne byłoby umieścić pingwina na pustyni? Wszyscy wiemy, że pingwiny nie

W jaki sposób wibracje, hałas i przesłuch mogą powodować przestoje

Jeremy Friedmar Trudne środowiska wymagają wytrzymałych produktów Wibracje i hałas są powszechne w środowiskach przemysłowych, takich jak produkcja i transport kolejowy. Huk linii montażowych może zakłócać transmisję danych, a złącza mogą stać się luźne. Zastanów się, ile wibracji występuje, gdy wagon jedzie do miejsca docelowego. Środowiska takie jak te wymagają solidnego produktu. Oto świetna analogia: jak absurdalnie byłoby, gdyby zespół rockowy ćwiczył w bibliotece? Byłoby to nie tylko zakłócające, ale całkowicie uniemożliwiałoby normalne funkcjonowanie. Wibracje i hałas w bibliotece byłyby nie do zniesienia dla osób pracujących w tej przestrzeni. W przypadku środowiska przemysłowego głównym skutkiem zarówno hałasu, jak i wibracji jest utrata sygnału. Ma to szczególne znaczenie w przypadku okablowania Ethernet ze względu na fakt, że może powstać wyższy bitowy poziom błędu, co jest szkodliwe dla sieci komunikacyjnej wymaganej dla czasu pracy bez przestojów. Wpł

Zmniejsz swoje maszyny, używając mniejszych kabli

Sri Senthamaraikannan Mniejsze maszyny zaczynają się od mniejszych kabli Jeśli jesteś konstruktorem maszyn, wiesz, jak ważny jest trend miniaturyzacji i jak nieustannie musisz dążyć do projektowania precyzyjnych i wydajnych maszyn. Mniejsze maszyny zmniejszają zapotrzebowanie na energię, zwiększają elastyczność projektowania, pozwalają między innymi na pracę większej liczby maszyn w tej samej zatłoczonej fabryce i obniżają koszty konserwacji. Wszystko to oznacza niższe koszty i większą wydajność. A dla Ciebie mniejsze maszyny oferują nie tylko możliwość sprzedaży większej ich liczby, ale także oszczędzają czas i pieniądze na każdym etapie procesu produkcyjnego - od zaopatrzenia, przez montaż, wysyłkę, logistykę, aż po instalację. Aby to wesprzeć, Belden opracował wysokiej jakości, wytrzymały przemysłowo kabel elektroniczny, który oferuje taką samą wydajność jak tradycyjny kabel elektroniczny 300 V – a jest znacznie mniejszy i bardziej elastyczny. Kabel  SpaceMaker  ma oko