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Projekt

OPC UA PubSub TSN

Kabelgebundene und kabellose Lösung mit geringem Platzbedarf



CPU

ARM Cortex M

Hersteller

independent

OS

bare-metal

Kompetenzen

OPC UA
PubSub
TSN
Wireless communication

Projektgröße:

Schwierigkeit:




Anfrage/Problem:

Industrie 4.0 bezeichnet die intelligente Vernetzung von Maschinen und Prozessen für die Industrie mit Hilfe von Informations- und Kommunikationstechnologien. Dies ist nur möglich, wenn es einen einzigen Weg gibt, wie ein Sensor in der Fabrikhalle mit der Cloud kommunizieren kann. Im Bereich der industriellen Automatisierung wurde OPC UA hauptsächlich auf der Anwendungsebene verwendet, wo die Maschinen mit der Cloud kommunizieren konnten, und für die Maschine-zu-Maschine-Ebene waren es immer ältere Ethernet-Protokolle, die proprietär waren.
Aber mit der Hinzufügung von Part 14 PubSub zur OPC UA-Spezifikation hat es die OPC UA-Technologie ermöglicht, die Anforderungen von M2C und M2M zu erfüllen, was die Realisierung von IT- und OT-Integration unterstützt.
OPC UA PubSub selbst würde nicht ausreichen, um die Anforderungen zeitkritischer Echtzeitanwendungen zu erfüllen, es sei denn, OPC UA PubSub wird mit der Hardwareunterstützung von TSN (Time Sensitive Networking) gepaart, bei dem es sich um Layer 1- und 2-Ethernet-Standards handelt.

Lösungsansatz:

In diesem geförderten Forschungsprojekt wird den oben beschriebenen Marktbedürfnissen durch die Erforschung und Umsetzung der Entwicklung eines ressourcenschonenden, hybriden (kabelgebunden und kabellos) TSN-Stacks mit OPC UA PubSub-Anbindung Rechnung getragen. In dem Projekt wird eine Softwarearchitektur entworfen, implementiert und validiert, die es Unternehmen ermöglicht, eine echtzeitfähige OPC UA PubSub-Implementierung in Kombination mit (Wireless)TSN auf Deeply Embedded-Systemen zu verwenden, die Folgendes umfasst:

  • Entwicklung einer Zeitsynchronisations- bzw. PTP-Implementierung nach dem IEEE802.1-AS-Profil ohne Betriebssystem und mit optionaler Hardwareunterstützung für Ethernet-basierte Netzwerke
  • Entwicklung einer geeigneten Zeitsynchronisation für WLAN-basierte Netze, möglichst auch auf Basis von PTP nach dem IEEE802.1-AS-Profil ohne Betriebssystem und unter Verwendung einer optionalen Hardwareunterstützung für WLAN-basierte Netze
  • Entwicklung einer Bare-Metal-fähigen und hardwareunabhängigen TSN-API-Implementierung für sowohl drahtgebundenes als auch drahtloses TSN
  • Implementierung einer sehr flexiblen und ressourcensparenden OPC UA PubSub-Implementierung, die für eine Low-Footprint-Embedded-Plattform geeignet ist
Die Lösung wird gemeinsam von BE.services gemeinsam mit der Hochschule Offenburg entwickelt. Die Gesamtlaufzeit dieser Forschungsinitiative beträgt 2 Jahre ab Juni 2022 Kurz gesagt, das Ziel dieses Projekts ist es, eine generische und portable Softwarelösung zu haben, die alle erforderlichen TSN-Komponenten und den OPC UA-Stack unterstützt und auf eine Plattform mit geringem Platzbedarf passt. Die Fähigkeit von drahtgebundenem und drahtlosem TSN wird neue Möglichkeiten im Bereich der industriellen Automatisierung eröffnen.

Architektur:

Ergebnisse:

Das Projekt läuft aktuell.

Team:

Gefördert: