里程碑！支持TSN、APL和5G的OpcaFLC未来的工业通信之王？
OPC UA使用时间敏感网络(TSN)和以太网高级物理层(Ethernet APL)实现控制器到控制器的网络通信。
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OPC UA(统一架构)不断得到扩展，以支持时间敏感网络(TSN)和高级物理层以太网(Ethernet-APL)的使用以及控制器到控制器的通信，作为计划中的标准工业互操作性连接的一部分。
OPC基金会现场级通信(FLC)项目在2008年6月启动两年后，已经完成了基于OPC UA现场交换(UAFX)的初始发布候选，可用于控制器到控制器的通信应用。这标志着OPC UA通过以太网-APL和TSN等关键技术成为标准化现场级工业互操作性解决方案的一个重要里程碑。
FLC计划发表一篇40页的技术论文，详细介绍将OPC UA扩展到现场层的技术方法和基本概念，以满足工厂和过程自动化的各种需求和用例。
截至2021年3月，已有27家公司参与了FLC项目，其中包括全球领先的自动化制造商，并加入了项目的指导委员会，为其提供资金、人员和技术知识支持。* * *同样的目标是将OPC UA的范围扩展到现场层，使OPC UA成为工厂和过程自动化中统一一致的通信标准。在对所有OPC基金会成员开放的技术工作组中，来自60多家公司的300多名专家正在努力开发适用的概念和规范。
控制器到控制器原型
尽管受到冠状病毒肺炎-19疫情的限制，在过去的一年里，规范第一版的相关工作进展顺利。控制器到控制器(C2C)用例的基本概念已经形成并包含在第一个规范草案中。2020年11月完成第一个发布候选，已经实现原型验证规范草案。该工作组正在制定测试规范，这些规范正在转化为OPC UA符合性测试工具(UACTT)的测试用例。
在规范的第二个版本中，开发的概念扩展到了控制器到设备(C2D)和设备到设备(D2D)的用例，因此OPC UA可以用作跨所有自动化层的统一和一致的通信模式(图2)。这就开启了新的可能性，尤其是在不同的工业4.0应用场景和信息技术(IT)与运营技术(OT)融合的应用中。
现场层通信:系统架构
FLC计划的初始发布候选完成于2020年6月165438+10月，由四个子规范(OPC UA part 80-83)组成，侧重于控制器到控制器的通信，通过点对点连接和基本诊断交换过程和配置数据:
？第80部分(OPC 10000-80)包括介绍和总结扩展OPC UA与/在现场通信的基本概念。
零件81(OPC 10000-81)规定了控制器和现场设备(自动化组件)的基本信息模型和通信概念，以满足工厂和过程自动化的各种使用案例和要求。
第82部分(OPC 10000-82)描述了网络服务，例如拓扑检测和时间同步。
第83部分(OPC 10000-83)使用描述符和数据包描述了离线工程交换信息所需的数据结构。
支持TSN、APL和5G的OPC UA
OPC UA框架与传输无关，可以与各种底层通信协议和传输物理一起使用。在将OPC UA扩展到工厂和过程自动化中的所有用例和要求的过程中，以太网-APL和TSN被OPC基金会视为其战略的重要组成部分，也是创建可扩展工业互操作性解决方案愿景的一部分。
使用TSN可以促进基于OPC UA的确定性数据传输，这对于要求苛刻的自动化应用是必不可少的。此外，TSN允许使用标准化的硬件和公共网络基础设施来运行不同的应用程序和协议。这实现了融合工业自动化网络的实施，其中可以存储各种IT和OT协议。
FLC工作组正在研究哪些TSN标准应对基于OPC UA的终端设备和基础设施组件具有强制性，以满足性能、灵活性和易用性的特定要求。OPC基金会明确承诺支持IEC/IEEE 60802工作组正在开发的TSN-IA(工业自动化)配置文件。为此，OPC基金会与标准化组织IEC SC65C和IEEE 802.1签署了合作协议。
以太网-APL描述了专门为过程工业的要求而开发的以太网物理层。以太网-APL支持长距离高速数据传输，通过双绞线电缆提供能量和数据，为危险区域的安全使用提供保护措施。以太网-APL可用于在过程工业中启用OPC UA和其他基于以太网的协议。OPC基金会于2020年6月加入了Ethernet-APL项目，并与其他非营利组织和工业伙伴合作开发和推广APL。
通过OPC UA的数据交换不限于有线或无线以太网通信。支持5G移动通信标准是OPC基金会的发展计划之一。5G映射将无缝集成到现有的OPC UA架构中，因此OPC UA FLC计划的所有协议和配置文件的扩展都可以通过以太网、TSN和未来的5G使用。
工业自动化互操作性
FLC计划中规定的OPC UA框架(IEC 62541)和现场层扩展，结合APL、TSN、5G等底层通信标准，提供了完整、开放、标准化、可互操作的解决方案。它满足了工业通信的要求，实现了从现场到云端的一致性和语义互操作性(图4)。以这种方式，各种OPC UA支持规范可用于使用标准化语义在数据源提供信息。
考虑当使用APL电缆时流量计提供标准化的“OPC UA流量测量数据”的情况。当伺服驱动器通过以太网TSN集成到机器网络中时，伺服驱动器可以处理标准化的“OPC UA驱动设置值”并提供标准化的“OPC UA实际驱动值”。
关键概念:
OPC UA规范将允许控制器到控制器的通信。
以太网-APL和TSN也将支持控制器到设备和设备到设备的通信。
OPC基金会的OPC UA还集成了运动、安全和5G无线功能。
想一想:
结合APL、TSN、5G等底层通信标准，OPC UA实现了从现场到云端的一致性和语义互操作性。