Чувствительная ко времени сеть (TSN) — это не протокол, а обновление для улучшения стандарта IEEE Ethernet и позвольте инженерам использовать Ethernet общего назначения для все более быстрого и сложного управления и автоматизации. Он включает в себя IEEE802.1AS, определяющий его схему синхронизации времени, и IEEE802.1Qbv, определяющий его схему разделения времени. Это обеспечивает пунктуальную и надежную передачу данных и сигналов для обеспечения синхронизированной и детерминированной связи по Ethernet.

В недавнем разговоре о TSN «Мир дизайна» спросил Партнерская ассоциация CC-Link для директора по Северной и Южной Америке Тимоти Ломакса, а также менеджера CLPA по Северной и Южной Америке Джона Ф. Возняка, P.E. несколько вопросов о CC-Link IE Time Sensitive Networking (TSN) — новом сетевом предложении, основанном на CC-Link IE. CC-Link IE TSN поддерживает интеграцию операционных технологий (OT) и информационных технологий, одновременно повышая производительность и функциональность автоматизированных систем связи.

Вот что сказали Ломакс и Возняк, когда их конкретно спросили о том, как CC-Link IE TSN поддерживает motion designs.

Ломакс: За последние несколько десятилетий система управления движением продемонстрировала невероятный прогресс. Современные разработки включают внутреннюю обработку команд управления движением и связанных с ними функций, а также другое аппаратное обеспечение, обеспечивающее постоянно растущую производительность. Рассмотрим кодеры с высоким разрешением: сейчас они имеют разрешение 24 и 25 бит, и мы постоянно видим более высокие разрешения у кодеров для приложений, связанных с движением. Здесь и в других местах тенденция к повышению производительности сервоприводов не ослабевает, и они извлекают выгоду из компонентов и сетей (в частности, TSN) для синхронизации разрозненных осей перемещения.

Возняк: Для приложений, работающих с движением, самой большой проблемой не обязательно является скорость сети. Скорее, это дрожание. Таким образом, инженер может управлять замедленным движением, но если оно демонстрирует абсолютно нулевое дрожание (что означает, что задержка всегда одинакова), это приемлемая сеть движения. К сожалению, трафик по стандартным сетям управления передачей по интернет-протоколу общего назначения (IP) и пользовательским протоколам дейтаграмм (TCP и UDP) всегда характеризуется дрожанием, и сигналы в этой сети могут поступать на наносекунды (или более) раньше или позже ожидаемого.

TSN определяет приоритет сигналов и выделяет полосу движения и часть времени цикла для сообщений с приоритетом. В течение времени блокировки, предшествующего зарезервированному времени цикла, сообщения, которые нарушают синхронизацию приоритетных сообщений, не могут попасть на коммутатор TSN. CC-Link IE TSN также разделяет сообщения для обеспечения надежности. Установленные временные рамки для установленных сигналов движения значительно сокращают задержку (время дрожания) и делают систему предсказуемой и детерминированной.

Ломакс: TSN поддерживает функции управления движением, последовательностью и безопасностью и связанные с ними аппаратные предложения, в том числе для традиционного ввода—вывода и безопасности, сервопривода, ЧПУ и технологических функций. TSN даже поддерживает сложные приложения машинного зрения. Как уже упоминалось, использование общего подключения Ethernet также означает, что эта сеть TSN поддерживает функциональность Интернета вещей.

Возняк: Поле CC-Link IE работает от ASIC и имеет фиксированную скорость 1 Гбит/с. CC-Link IE Field Basic (универсальный CC-Link IE) поддерживает работу в сетях со скоростью 100 Мбит/с или 1 Гбит/с, таких как TSN. Но мы признаем, что не всем нужна скорость 1 Гбит / с, и эти инженеры могут выполнять более медленные программные реализации, сохраняя при этом путь к движению и TSN. Они могут подключить к TSN программные устройства более низкого уровня, которые могут передавать сообщения раз в пять секунд, но это не повлияет на устройства, отправляющие сообщения раз в миллисекунду. Другие сети ожидают передачи первой; напротив, TSN (и реализованная в CC-Link IE TSN) продолжает обрабатывать сигналы, поступающие каждые миллисекунды, и “обрабатывает” сообщения, поступающие каждые пять секунд.

Это сеть, которая удовлетворяет множеству приложений, включая те, которые имеют ограничения по затратам, потому что это сеть на основе программного обеспечения, которая принимает более медленные устройства, и это недорого. Фактически, CC-Link IE TSN позволяет инженерам использовать аппаратное или программное обеспечение для ведущих или ведомых устройств (а не только ASIC) для одного, другого или обоих. Это одна из немногих сетей, которая позволяет инженерам использовать программное обеспечение-software, аппаратное обеспечение-hardware или любую смесь аппаратного и программного обеспечения для получения полноценной сети.

Ломакс: CC-Link IE TSN поддерживает ИТ—системы и места, где выполняется пограничная обработка и вычисления, действуя как единая сеть, соединяющая все системы воедино. Ключевым моментом здесь, конечно, является наличие аппаратной архитектуры, обеспечивающей это — с интеллектуальными возможностями для диагностики, обеспечения безопасности.

Рассмотрим автомобильную промышленность, которой требуются мощности и пропускная способность. На многих предприятиях этой отрасли уже есть средства диагностики, облегчающие устранение неполадок в оборудовании на обширных объектах — помните, что это настолько масштабные операции, что сотрудники буквально ездят на велосипедах с одного конца завода на другой. Поэтому полезно знать, находится ли проблема по соседству или совсем на другой стороне завода. Полупроводниковая промышленность, включая команды, разрабатывающие аппаратное обеспечение для смартфонов завтрашнего дня, также нуждается во встроенном подключении к машинам на своих предприятиях, как и упаковочная промышленность.

Ищите производителей, разрабатывающих TSN-совместимые продукты в этой области — для управления последовательностью, безопасности, роботизированных приложений, HMI и всего остального — с не просто разговорами о TSN, но и реальным оборудованием, которое инженеры могут подключить и опробовать.