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Projekt

Forschung zu OPC UA PubSub TSN

Tragbarer, platzsparender OPC UA PubSub TSN-Stack für kabelgebundene und kabellose Kommunikation



CPU

beliebig

Hersteller

unabhängig

OS

bare-metal und RTOS

Kompetenzen

OPC UA
PubSub
Ethernet
TSN
Wireless communication

Projektgröße:

Schwierigkeit:




Thema:

OPC UA ist ein herstellerunabhängiges Protokoll zur Ermöglichung der Interoperabilität zwischen industriellen Automatisierungssystemen. Dieses Protokoll unterstützt eine Reihe von Protokollen der Transportschicht, darunter TCP, UDP, HTTPS, MQTT und AMQP, die es ermöglichen, die Daten von den Geräten auf Feldebene zu den in der Cloud ausgeführten Anwendungen auf Unternehmensebene zu übertragen. Es erfüllt jedoch nicht alle Anforderungen für zeitkritische Systeme. Um dies zu beheben, kann OPC UA in TSN als eine Reihe von IEEE-Standards für die Kommunikation mit niedriger Latenz für Echtzeitanwendungen über Ethernet integriert werden.

Lösungsansatz:

In diesem geförderten Forschungsprojekt haben wir an den Anforderungen, Voraussetzungen und der Architektur für ein Low-Footprint OPC UA + TSN SDK (eTSN) gearbeitet, das einen gPTP-Stack, LLDP, RTOS, TCP/IP-Stack, Sicherheit, OPC UA-Stack bietet & Konfigurationsmodule, die hardware- und betriebssystemunabhängig sind. Das Design kann gut optimiert werden, um genügend Speicher und Prozessorzyklen zu haben, um eine reibungslose Ausführung der Benutzeranwendung bei Netzwerkzykluszeiten von weniger als einer Millisekunde auf Prozessoren mit geringem Speicherbedarf sicherzustellen. eTSN ist dafür ausgelegt, sowohl in kabelgebundene als auch in drahtlose (Wi-Fi, 5G) TSN-Netzwerke integriert zu werden, indem eine saubere Abstraktionsschicht verwendet wird, um die physischen Schichten anzupassen. Die als Teil des eTSN entwickelte Testsuite bietet ein kostengünstiges Testökosystem für Zeitsynchronisierung, Verkehrsplanung und Netzwerk-Jitter.
eTSN bietet Maschinenbauern die Basisschichttechnologie und ermöglicht es ihnen, sich auf ihr Fachwissen zu konzentrieren und ihre Geschäftsmodelle durch die Integration von OPC UA über TSN zu verbessern.

Architektur:

Ressourcen:

(Bild: Julia Bergmeister Fotografie / Computer&Automation)

Produkt des Jahres

eTSN erreichte beim Produkt des Jahres in der Kategorie Kommunikation & Vernetzung bei der Computer&Automation den dritten Platz.

Partnerschaften

Finanzierung

Entwicklung

Technologie

Mitgliedschaften



Erwartete Ergebnisse:

Ziel dieser Forschung ist ein kommerzielles OPC UA PubSub TSN SDK (eTSN SDK), das sowohl für Controllers als auch für Devices, einschließlich Plattformen mit begrenztem Speicher, geeignet ist. eTSN bietet eine Anpassungsschicht für jede Zielplattform und kann auch auf RTOS-basierten Systemen eingesetzt werden. Außerdem wird eTSN Tools für Konfiguration und Performance-Tests enthalten:

  • Matrikon eFlex OPC UA PubSub-Stack mit geringem Platzbedarf
  • 802.1Als PTP-Stack
  • Konfigurationsschnittstelle für OPC UA, Qbv und Qbu
  • Kostengünstige Testsuite



Fortschritt und Status:

  • Mai 2022

    Zuschuss erhalten

  • Juni 2022

    Projektstart

  • Aug 2022

    System Spezifikationen verfügbar

  • März 2023

    Funktionierender Prototyp auf Renesas RZ/N2L

  • Okt 2023

    Matrikon eFlex OPC UA PubSub verfügbar

  • Okt 2023

    PTP-Stack verfügbar

  • Jan 2024

    WiFi-TSN-Prototyp fertig

  • März 2024

    Feldtests

  • Juni 2024

    SDK-Veröffentlichung

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Team


Dieses Forschungsprojekt wird in Zusammenarbeit mit der Hochschule für angewandte Wissenschaften Offenburg – Deutschland durchgeführt.



Screenshots: