Edukacja1 min czytania

Czym jest TSN (Time-Sensitive Networking)? Przyszłość Ethernetu w przemyśle

TSL Automation Solutions 25 czerwca 2024 Zaktualizowano 18 maj 2026

TSN, Time-Sensitive Networking w Ethernecie przemysłowym, TSL Automation Solutions

Udostępnij

Spis treści

Problem, który rozwiązuje TSN

Tradycyjne przemysłowe protokoły Ethernet (PROFINET, EtherCAT) osiągają determinizm czasu rzeczywistego, działając w dedykowanych, izolowanych sieciach, oddzielonych od sieci Ethernet IT. Oznacza to, że fabryki eksploatują dwie równoległe sieci: jedną dla ruchu sterującego OT i jedną dla ruchu danych IT. Ta duplikacja jest kosztowna, złożona i stanowi barierę dla konwergencji IT/OT w ramach inicjatyw IIoT i Przemysłu 4.0.

Co TSN dodaje do standardowego Ethernetu

IEEE 802.1AS (gPTP): synchronizacja zegara z dokładnością poniżej mikrosekundy pomiędzy wszystkimi węzłami sieci
IEEE 802.1Qbv (TAS): time-aware shaper planuje okna transmisji dla ruchu czasu rzeczywistego, zapobiegając opóźnianiu ramek sterujących przez ruch IT
IEEE 802.1Qbu (Frame Preemption): umożliwia przerwanie transmisji ramki danych IT o niskim priorytecie przez ramkę sterującą o wysokim priorytecie w trakcie jej przesyłania
IEEE 802.1CB (FRER): replikacja i eliminacja ramek dla zapewnienia redundancji

Korzyści TSN dla automatyki przemysłowej

Jedna zunifikowana sieć dla ruchu OT i IT, niższy koszt infrastruktury
Deterministyczna wydajność sterowania (czasy cyklu poniżej milisekundy) za pomocą standardowego Ethernetu
Łatwiejsza integracja zbierania danych IIoT ze sterowaniem w czasie rzeczywistym
Obsługa OPC UA przez TSN, nowej ujednoliconej architektury dla IIoT

Harmonogram wdrażania TSN

TSN jest wdrażane przez wszystkich głównych dostawców automatyki: Siemens, Rockwell, Beckhoff i Bosch Rexroth mają już swoje mapy drogowe wdrożenia TSN. Przemysłowe przełączniki oraz sprzęt komputerowy wbudowany z kontrolerami Ethernet Intel i210/i225 obsługującymi TSN (dostępne na platformach Avalue) staną się podstawą sieci fabryk przyszłej generacji.

Często zadawane pytania

TSN (Time-Sensitive Networking, sieć wrażliwa na czas) to zestaw standardów Ethernet IEEE 802.1, które dodają deterministyczną, zsynchronizowaną czasowo transmisję danych do standardowego Ethernetu, umożliwiając pracę w twardym czasie rzeczywistym (synchronizacja submikrosekundowa, gwarantowane opóźnienie) w ramach tej samej infrastruktury Ethernet co zwykły ruch IT. TSN pozwala na konwergencję sieci OT (technologii operacyjnej) i IT w jednej infrastrukturze Ethernet bez uszczerbku dla sterowania maszynami w czasie rzeczywistym.

Tradycyjna automatyka przemysłowa wymaga oddzielnych sieci dla sterowania maszynami w czasie rzeczywistym (PROFINET, EtherCAT) oraz danych IT (standardowy Ethernet), ponieważ standardowy Ethernet nie jest deterministyczny. TSN eliminuje ten podział, czyniąc standardowy Ethernet deterministycznym: umożliwia współistnienie ruchu sterowania ruchem (motion control) oraz ruchu SCADA/IT w tej samej sieci. Zmniejsza to koszty infrastruktury, upraszcza zarządzanie siecią i umożliwia konwergencję IT/OT w ramach Przemysłu 4.0.

Istniejące przemysłowe protokoły Ethernet (PROFINET IRT, EtherCAT) osiągają wydajność czasu rzeczywistego dzięki zastrzeżonym mechanizmom, wymagającym dedykowanych przełączników i tworzącym izolowane sieci OT. TSN to standard IEEE wbudowany w standardowy sprzęt Ethernet: przyszłe przełączniki obsługujące TSN będą obsługiwać zarówno standardowy, jak i wrażliwy na czas ruch sieciowy. PROFINET i EtherNet/IP są rozszerzane o wykorzystanie TSN jako transportu czasu rzeczywistego, zachowując kompatybilność aplikacji przy jednoczesnym wykorzystaniu standardowego sprzętu.

TSN znajduje się we wczesnej fazie wdrożenia komercyjnego (2024-2026). Siemens wprowadził na rynek sterowniki PROFINET i przełączniki obsługujące TSN. Rockwell wdraża TSN w EtherNet/IP. Zarządzane przełączniki obsługujące TSN są dostępne od Cisco, Phoenix Contact i Hirschmann. Pełne wdrożenie TSN wymaga urządzeń końcowych obsługujących TSN (sterowników PLC, napędów, czujników) oraz przełączników TSN w całej sieci: jest to proces, który potrwa kilka lat w miarę wymiany starszego sprzętu.

Obsługa TSN zależy od przełączników sieciowych i infrastruktury PLC, których TSL Automation Solutions nie dostarcza bezpośrednio. Dostarczane przez nas komputery przemysłowe Avalue mogą łączyć się z sieciami TSN za pośrednictwem standardowych kart sieciowych Ethernet podłączonych do przełączników z obsługą TSN. Skontaktuj się z naszym zespołem w Mumbaju w sprawie sprzętu komputerowego zintegrowanego z planowaniem Twojej sieci TSN.

Tagi: czym jest TSN przemysłowe Time-Sensitive Networking przemysłowy Ethernet TSN IEEE 802.1Qbv TSN dla automatyki deterministyczny Ethernet TSN

Przydatne? Prosimy udostępnić

TSL Automation Solutions

Dyrektor marketingu, TSL Automation Solutions

Sanjana pisze o trendach w automatyce przemysłowej, premierach produktów i nowych technologiach dla TSL Automation Solutions, dystrybutora paneli HMI, paneli PC i systemów wbudowanych z siedzibą w Mumbaju, obsługującego producentów w Indiach i na całym świecie.