EMB 94

EMBEDDED 94 • NOVEMBRE • 2024 45 TIME SENSITIVE NETWORKING | HARDWARE La fine dei sistemi di bus proprietari IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engi- neers) ha sviluppato lo standard Ethernet TSN (Ti- me-Sensitive Networking), un’estensione di Ethernet, che include funzionalità in tempo reale. Lo standard IEEE 802.1 TSN gestisce il comportamento della tra- smissione dei pacchetti di dati attraverso la sincro- nizzazione temporale con una base tempi comune e offre alternative per la pianificazione del traffico e la configurazione automatica del sistema. Queste carat- teristiche sono essenziali per il collegamento in rete universale di tutti i sistemi basati su computer. Un altro requisito critico è un protocollo di comuni- cazione in tempo reale aperto, necessario per evitare le complessità e la potenziale perdita di dati associate alla conversione tra sistemi di produttori diversi. Que- sta problematica è stata risolta con l’introduzione di OPC UA over TSN (presentata alla fiera SPS nel no- vembre del 2018), una piattaforma di comunicazione universale in tempo reale che si estende fino al livello dei sensori. Ribattezzato OPC UA FX (Field eXchange), questo standard risolve i precedenti problemi di compatibili- tà con un unico protocollo standardizzato a livello glo- bale; supportato dai principali fornitori di hardware, rappresenta la base per tutte le applicazioni IIoT ed è la chiave per unire i mondi IT e OT in un’unica rete comune. Le informazioni di dettaglio sulla tecnologia di TSN e sul nuovo linguaggio OPC UA FX sono di- sponibili in questo white paper di Kontron . TSN: un unico standard per la comunicazione in tempo reale TSN si sta rapidamente affermando come standard di riferimeno per la comunicazione dati in tempo re- ale. Questa “ridefinizione” di Ethernet ha migliorato notevolmente le prestazioni, consentendo la creazio- ne di reti con decine di migliaia di nodi. Queste reti possono comunicare fino a 18 volte più velocemente di qualsiasi protocollo precedente e sono anche facili da gestire e configurare. Questo progresso consente di combinare l’elaborazione digitale delle immagini e la tecnologia di azionamento sincronizzato in tempo re- ale, utilizzando hardware presente in fabbrica a costi contenuti. Anche i terminali privi di funzionalità TSN possono operare senza problemi sulle reti TSN, il che sugge- risce che le installazioni Ethernet finiranno per sup- portare le funzionalità TSN come standard. Questo passaggio ridurrà i costi attualmente elevati che è ne- cessario sostenere per risolvere i problemi di compati- bilità, facilitando l’integrazione dei componenti di si- stemi time-critical all’interno di IoT (Internet of Thin- gs). Ciò consentirà di tradurre in pratica i principi di Industry 4.0. Inoltre il comportamento deterministico in termini di temporizzazione della comunicazione dati offre vantaggi significativi in molte applicazioni che vanno oltre le macchine e i sistemi di produzione. Uno starter kit per TSN Precursore del TSN, Kontron nell’aprile 2018 ha in- trodotto uno starter kit per il Time Sensitive Networ- king. Questo ambiente software completo supporta programmatori e utenti che si trovano a dover affron- tare il problema della configurazione di rete richiesta per TSN, più complessa rispetto a quella di Ethernet standard. Lo starter kit include anche hardware ade- guato con interfacce compatibili con TSN per test ac- curati, facilitando l’adozione della tecnologia da parte dei produttori di sistemi. Tra i primi prodotti Kontron in grado di supportare TSN, la scheda plug-in PCIe fornisce fino a quattro canali TSN esterni che possono essere utilizzati sin- golarmente, in coppie ridondanti o in una configura- zione ad anello, supportando la creazione di reti TSN Con un ingombro di soli 30 mm x 30 mm, il system-on-module (SoM) OSM-S i.MX8M Plus saldabile offre 2x GbE LAN (1x con funzionalità TSN)