OPC UA TSN : le temps réel au service de l'industrie 4.0

Vous connaissez sans doute le standard de communication OPC UA très plébiscité aujourd'hui surtout avec l’avènement du concept d'usine numérique et d'industrie du futur.L'OPC UA a permis aux industriels de répondre aux problèmes liés à l’interopérabilité d'équipements provenant de différents fabricants.L'OPC UA a non seulement facilité la communication machine to machine mais a aussi renforcé la sécurisation des données échangées pendant les communications inter-équipements.

Opc ua tsn

Aujourd'hui,les équipements industriels commencent à intégrer de plus en plus des serveurs OPC UA,c'est le cas par exemple de l'automate Siemens S7-1500 que l'on peut configurer comme serveur OPC UA mais aussi comme client OPC UA au besoin.La liaison entre les équipements de terrain d'une usine (capteurs,variateurs,automates) avec les infrastructures IT de celle-ci sont grandement facilitée par le standard OPC UA.Des systèmes Cloud tels que Microsoft Azure ou AWS de Amazon intègrent des briques logicielles qui permettent d'assurer la communication des installations d'une usine avec leur infrastructures Cloud.

Cependant,étant donné que le standard Ethernet ne supporte pas le temps réel,le TSN (TIME SENSITIVE NETWORKING) est de plus en plus utilisé afin de doter l'OPC UA d'une caractéristique temps réel.Le TSN est une extension du standard Ethernet IEEE 802.1 qui permet d'effectuer des échanges de données pour les applications déterministes.

Les avantages du réseau TSN sont nombreux :

- Faible temps de latence du message garanti grâce à l'utilisation de réseaux commutés

- Le trafic critique et non critique peuvent transiter sur le même réseau

- Des composants peuvent être ajoutés sans altération ni modification du réseau ou de l'équipement

- Les pannes de réseau peuvent être diagnostiquées et réparées plus rapidement.

- On gagne beaucoup en termes d'interopérabilité car tous les équipements appartenant au réseau industriel ne sont pas retardés, il existe donc une communication standardisée en temps réel

Grâce à l'OPC UA TSN,on pourra facilement établir des échanges temps réel entre un contrôleur industriel serveur OPC UA avec des clients OPC UA.En effet,les données de production sur une ligne automatisée d'une usine doivent pouvoir être collectées en temps réel et traitées localement (Edge Computing) d'où l'importance de l'OPC UA TSN qui assure une communication temps réel en même temps sécurisée pour l'ensemble des données de production provenant des différents équipements de terrain de l'usine.

L'OPC UA TSN est la combinaison améliorée de la technologie OPC UA Publisher / Subscriber (Pub / Sub) avec les normes Ethernet IEEE TSN.Grâce à l'OPC UA TSN,la liaison entre les plateformes d'automatisation industrielle et les infrastructures IT d'usine devient de plus en plus étroite.

Qu'il s'agisse de petites applications de contrôle de mouvement ou de réseaux d'automatisation intelligents et complexes reliant des usines entières, le Time-Sensitive Networking est une technologie de base qui unit et contrôle tout ce qui facilite l'application de l'internet des objets industriel (IIoT) et de l'industrie 4.0.

Aujourd'hui avec la naissance du 5G qui est un réseau sans fil temps réel on a grandement espoir que le domaine de l'internet industriel des objets sera révolutionné.La fondation OPC travaille pour l'intégration du 5G avec le standard OPC UA, espérons que les résultats de l'implémentation seront pour bientôt.

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Commentaires (2)

automationsense
  • 1. automationsense (site web) | 30/11/2018
Bonjour Georges,

L'intégration automatisme et IT n'est pas vraiment de l'embellissement.Cela présente de réel avantage et cela a été prouvé.Si on prend par exemple la maintenance prédictive comme première application,on voit directement les avantages que cela peut avoir.

1) Le pattern Pub/Sub existe en version avec broker(via MQTT et AMQP) et en version "brokerless"(via UDP).

2) Oui on aura en effet besoin d'utiliser des protocoles tels que le MQTT ou l'AMQP pour pousser les données jusqu'au Cloud.Par contre,le TSN a tout son importance parce-que sans le TSN,le modèle Pub/Sub ne supportera pas le temps réel.Le temps réel prend tout son importance dans des applications d'Edge Computing où les données sont collectées en temps réel et traitées localement.

3) Oui il existe déjà des alternatives à l'OPC UA mais je ne pense pas que l'OPC UA sera remplacé par une autre technologie tout simplement parce que le standard OPC est l'une des standards qui s'est intéressé le premier aux communications industrielles.Il y'a eu une avancée monstre depuis l'OPC Classic à l'OPC UA aujourd'hui.De nombreux fabricants d'équipements d'automatisme à travers la fondation OPC participe à l'amélioration continue de ce standard afin d'en faire le premier standard pour l'industrie du futur.
Georges
  • 2. Georges | 29/11/2018
Bonjour,
n'a t-on pas tendance à embellir de tableau de la communication industrielle et du cloud ? je m'interroge sur plusieurs sujets :
1) à ma connaissance, le pattern Publish / Subscribe ne garanti pas qu'un client recevra le message, on va généralement gérer une pile en espérant que sa taille soit suffisante afin d'augmenter les chances que tous les abonnés aient le temps de traiter le message. Certains patterns permettre d'améliorer le pattern Pub / sub mais quelle pattern a été implémenté dans l'OPC UA ?
2) le réseau TSN est un réseau de terrain temps réel et déterministe, mais je ne crois pas qu'il emmènera la données jusque dans le Cloud, je pense que l'OPC UA s'appuiera sur des protocoles plus adaptés au cloud (MQTT / AMQP), du coup la notion de temps réel sur le réseau TSN et en Cloud n'ont plus rien à voir. Peut-on parler de pousser les données en temps réel jusque dans le cloud ?
3) d'autres technologies existent aujourd'hui permettant de construire des architectures plus rapide et plus robuste que l'OPC UA, mais elles sont généralement moins standardisées. Mais dans quelques années, peut être verrons nous d'autres technologies prendre le pas sur l'OPC UA ? personnellement, je vois l'OPC UA comme une technologie qui a permis de standardiser et fluidifier les échanges de données entres machines, mais ce n'est sans doute qu'un début.
Si avez avez des réponses à mes questions, j'espère que vous prendrez le temps d'y répondre.
Merci.

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