OPC UA和TSN如何推动工业自动化平台中IT和OT的合并

前言

开放平台通信（OPC）基金会进入工业自动化领域，为混乱的自动化场景带来了秩序，由各个领域提供与其硬件相关的专有解决方案。早期的OPC标准（例如OPC统一体系架构（UA））试图创建标准化的竞争环境，以减少使用一个供应商的限制。使用OPC UA，可以搭建非供应商相关技术，该技术共享数据并跨所有供应商的自动化技术进行通信。23年后，OPC UA为发布/订阅奠定了基础，现在又为时间敏感网络(TSN)的集成奠定了基础。因此，增加了信息交换的可预测性。

TSN的引入旨在为IT和运营技术（OT）做好OPC UA标准在工业自动化早期所做的工作。这意味着，随着TSN标准化，通过与IT相关的软件和硬件进行通信，以及处理过程控制和设备监视的操作技术将变得更加精简和安全。目标是为每个工业自动化过程提供现场级设备中的端到端互操作性。今天，工业自动化界的主要利益相关者已经与OPC UA和TSN标准签署了合作协议，以实现与供应商无关的集成工业4.0的方法。

OPC基金会的里程碑式的声明创造了一个场景，该场景的成功将导致IT公司如我们今天所知的那样进入自动化和工业4.0运动的全新领域。

本文将讨论：

- OPC UA和TSN对工业过程自动化的影响
- 对工业自动化感兴趣的IT公司的新入口的好处
- IT企业在跨越IT与OT之间的鸿沟时将面临的挑战

分析OPC UA和TSN对工业自动化的影响

Industrie 4.0概念的引入以及供应商在自动化领域内的个人主义追求为工业企业的进入创造了障碍。这些障碍包括必须锁定专有系统，而忽视将棕地或旧设备集成到智能革命中。另一方面，供应商还必须开发类似产品的不同版本，以支持非标准化的自动化生态系统。

为了有效应对这些挑战，思科，博世力士乐和罗克韦尔自动化等利益相关方共同选择了简化工业自动化流程的统一标准。这个名为“ Shapers Group”的组织选择了OPC UA和TSN标准作为领导。

OPC UA的同步通信功能可以驱动互连通信的安全性，并解决所有自动化工作的一种协议问题，而TSN将扮演将IT和OT统一在一个自动化屋顶下的角色。集合标准化选择的好处是平台独立性、互操作性和易于使用，工业企业将从中受益。

企业现在可以选择使用来自提供自动化技术的各种供应商的解决方案的自动化路线，还可以使用TSN以太网功能和智能边缘设备集成旧设备。因此，当企业希望处理IIoT设备，HMI和其他智能应用程序之间的3级通信时，将使用OPC UA。虽然TSN为跨互连系统和设备的时间敏感通信创建了一个开放的通信堆栈，但TSN提供了可预测性，及时交付是工业流程的一个重要因素。

TSN的引入还意味着，由于其提供的低延迟和高可靠性，可以将数据传送到更多的地方和服务。

IT公司进入新领域的好处

标准化IT和OT之间的差距，以及自动化过程为IT公司提供了探索途径。这是因为IT公司有兴趣在工业4.0革命中占有一席之地，不再需要为不同的客户开发解决相同问题的多种解决方案。TSN在OPC UA中的引入将为这些IT公司提供更实惠的切入点，以构建用于工业用途的自动化解决方案，嵌入式设备和智能边缘解决方案。

这些公司现在可以利用云计算和开源技术来构建工业 4.0解决方案，因为他们知道自己的解决方案可以在所有工业设备和过程中无缝使用。IT企业进入企业的新领域的明显好处是，随着工业4.0的市场规模达到1500亿美元大关，他们将获得利润。

对于工业和制造企业来说，这种进入的好处包括使“棕地”设施自动化或新建“绿地”设施的价格更便宜的途径。其他好处包括控制关键数据流量，工业过程的时间同步以及以数据为驱动的生产优化，从而带来利润。

IT公司利用标准化竞争环境所面临的挑战

第一个挑战是原始设备制造商和智能边缘设备开发人员对TSN的采用率。如今，TSN在足够的设备和基础结构中不可用，而这些设备和基础结构是推动工业环境中接受这些标准所需的。尽管现在许多供应商将TSN产品包含在边缘解决方案中，并且开发人员将其包含在控制系统中，但要为IT公司利用这一坚实的基础，可能还需要几年的时间。

另一个重要挑战是安全性。卡巴斯基（Kaspersky）在2018年进行的一项研究发现了大约17个安全问题或漏洞，这些问题或漏洞会影响OPC UA在工业自动化任务中的实施。这项研究促使OPC基金会进行了审查，该审查着重指出问题是由使用较旧版本的OPC UA软件引起的。审查还指出，这些漏洞中的许多漏洞已得到修复，并且在它们出现时已得到修复。

OPC UA应用程序的开源性质也帮助卡巴斯基为其中一些漏洞提供了解决方案，这些漏洞在上述研究中可以被视为一线希望。这意味着打算集成OPC UA的开发人员还可以查看标准并为他们认为合适的漏洞开发解决方案。

结论

利益相关者和单个企业不断采用工业4.0业务模型和概念，将成为制定自动化和通信密封标准的动力。就目前而言，几乎每个主要参与者都在同一页面上，并且在未来几年中，工业4.0将见证大量IT公司的涌入，这将有益于这场运动。（公众号：IIOT-Hongke）

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