2016年2月23日 工业的

时间敏感网络和工业物联网

通过Mark Hermeling.

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物联网(IoT)是关于数据的,获取数据,理解数据,然后利用数据采取行动。工业物联网(IIoT)也不例外,它将物联网扩展到控制许多让我们生活舒适的物品的设备中。发电厂、水处理厂、风力发电场、生产线、制造汽车的机器人、手机和我们日常使用的许多其他设备。

这些控制装置产生大量的数据,关于性能、油温、轴承摩擦、振动、工具偏移量、误差条件等。所有这些数据都很有价值,因为它提供了有关设备运行的信息。处理这些数据很重要,因为它可以及早发现错误的东西,或者可能很快就会出错。

如果一个机器人测量它的工具定位略微偏离,那么这可能是工具的问题,该工具正在进行工作,制造线本身等。能够捕获这些条件可以防止错误传播,防止重新工作并防止错误的产品到达最终客户。

如果水处理厂的某个过程突然测量出更高或更低的流量,那么这可能是因为阀门卡住了,过滤器脏了,或者管道中的某些其他阶段需要调整。

司机总是相同的。在源头提前捕获这些条件可防止错误传播并节省成本。有一个伟大的信息图表通用电气大约1%的功率。如果我们能让工业效率提高1%,我们能节省多少钱?

所以,数据很重要。数据嘎吱声通常在云中完成,查看历史数据和来自数百或千万类似设备的数据。此数据通常不是实时敏感,因此可以以尽力而为的方式发送。但是,对于工业控制装置,实时也很重要。我们需要能够实时控制设备我们需要他们能够传输关于他们表现的数据。

今天,很多设备控制都发生在本地。机器人有一个本地控制节点,读取传感器并驱动执行器。然而,如果我们有两个机器人合作,或者如果我们有一个人与一个机器人互动,那么我们就需要能够从更大的距离控制这些设备,可以通过某种类型的本地服务器,或者更远的地方。如果不是从本地控制节点,而是从工厂的某个实时数据中心来控制生产线,可以节省很多成本。该控制数据需要绝对保证实时与抖动在低微秒范围。最重要的是,这些设备需要小巧实惠,这意味着我们需要进行数据收集控制单线。

这种模式并不新鲜。这种类型的功能整合已经在IT行业中发生,现在正在发生在网络功能虚拟化(NFV)的网络行业中,也将发生在设备功能虚拟化(DFV)的工业设备中。

如上所述,对于这种合并(设备功能虚拟化)工作,我们需要能够在单线上将通用数据和低抖动实时控制组合,这正是在哪里时间敏感的网络(听)。TSN在IEEE 802标准中有描述,它是一个开放的平台,允许实时控制数据通过与通用数据相同的网络连接进行传输和发送。TSN建立在与其他更专有的协议(如EtherCAT、ProfiNET等)收集的知识基础上。TSN的目标是提供一个开放的平台,许多公司可以在多个供应商的设备之间提供微秒级的最坏情况抖动。

为了证明这确实是尽可能的,工业互联网联盟正在合作建立一个测试平台,其中包含来自多个供应商的设备:国家仪器,博世雷克索,思科,英特尔,库卡机器人,施耐德电气和TTTECH。Wind River一直在研究TSN支持,作为其安全和安全的VxWorks实时操作系统的一部分,因此,VxWorks用于该测试台中的实时节点。有关测试用和参与者的更多信息可以找到这里

VxWorks中的TSN支持提供对所有参与者都能同意的全局时间的访问,以及允许处理器和网络设备将本地时间和全局时间关联起来,然后在发送和接收数据包时利用这些时间的硬件特性。

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