Industrial
contínuos melhoramentos da segurança, largura de banda e de outras carac- terísticas do padrão.
O novo padrão da TSN oferece várias vantagens sobre os protocolos de Ethernet padrão e de especialidade atuais. A seguir resumimos cada um deles.
Largura de banda Os derivativos de Ethernet proprietária comumente utilizados para controle industrial são normalmente limitados a 100 Mb, pois grandes conjuntos de dados de aplicativos de detecção avançados, como visão de máquina, veri- ficação 3D e análise de força, sobrecarregam a largura de banda da rede. A TSN supera essas limitações ao adotar taxas de Ethernet padrão (1 Gb, 10 Gb e 100 Gb) e ao suportar comunicação bidirecional total.
Latência, sincronização e redundância A TSN prioriza a comunicação de baixa latência necessária para resposta rápida do sistema e aplicativos de controle de circuito fechado. Ela pode alcançar tempos de transferência determinística na casa das dezenas de microssegundos e sincronização de tempo entre nós abaixo de dezenas de nanossegundos. Para garantir uma entrega confiável desse tráfego urgente, a TSN oferece configurações padrão para percursos de dados de alta confia- bilidade em que os pacotes são duplicados e mesclados para oferecer redun- dância de percurso sem perda.
Segurança
A maioria dos barramentos de campo de nível inferior implementam segurança através de isolamento físico (air gapping) e obscuridade. Porém, as frequentes violações de segurança atuais enfatizam a necessidade de ampliar completa- mente a segurança para os níveis mais inferiores da infraestrutura de controle.
A TSN possibilita a adoção de provisões de segurança de TI de alta qualidade para proteger o tráfego de controle crítico e adiciona recursos adicionais que podem ser usados para criar provisões de segurança adicionais. A capaci- dade da TSN de garantir a entrega e pontualidade da rede limita o impacto do ataque ao proteger o tráfego de controle crítico. Além disso, a sincronia entre os vários dispositivos no sistema podem formar uma base de confiança de maneira que os sistemas possam detectar intrusões ao verificar distúrbios na sincronia.
Integração, viabilidade e custo
A IIoT depende de uma disponibilidade universal de dados, mas as atuais redes proprietárias não conectadas limitam significativamente o acesso aos dados da máquina. Usando componentes padrão de Ethernet, a TSN integra, de modo seguro e homogêneo, esses aplicativos de área industrial com trá- fego de TI padrão. Associada com a baixa latência da TSN e alta largura de banda, essa facilidade de integração possibilita novas estratégias de controle, capacidades máquina a máquina (M2M) aumentadas e integração com sis- temas de diagnósticos.
Como atualização da Ethernet padrão, a TSN também inclui recursos como interfaces HTTP e serviços da web que aprimorem a viabilidade. Esses recursos de Ethernet possibilitam recursos remotos de diagnósticos, visuali- zação e reparos necessários para sistemas de IIoT. Como benefício acrescen- tado, ao utilizar chipsets padrão de Ethernet padrão, a TSN estimula a redução de custo do componente. O silício comercial e de alto volume é muito mais caro que as variantes de Ethernet de especialidade de baixo volume.
O controlador de Ethernet contém quatro filas de transmissão e quatro filas de recepção que oferecem proteção do código protetor de erros (ECC) para aumentar a confiabilidade dos dados. O tráfego de entrada da Ethernet é dividido em dois fluxos distintos: um fluxo sensível ao tempo e outro fluxo de empenho que opera como a Ethernet padrão hoje.
O tráfego de saída da Ethernet é transmitido de acordo com uma progra- mação de transmissão para garantir que os requisitos de tempo sejam atendidos. O cronômetro do Intel Ethernet Controller I210 está sincroni- zado com a hora da rede e é compartilhado com cronômetros no proces- sador e FPGA, garantindo que os requisitos de tempo sejam cumpridos (Figura 4, página 28). Combinando arquiteturas lógicas paralelas e em conduta otimizadas para essas filas independentes de transmissão e recepção, o controlador gerencia com eficiência pacotes baseados na sua sensibilidade de tempo.
intel.com/embedded-innovator | Embedded Innovator | 14ª Edição | 2016 | 27
Figura 3.
O controlador CompactRIO integra capacidades de TSN com processamento de alto desempenho, E/S industrial e certificações padrão da indústria.
Ecossistema A TSN apresenta um crescente ecossistema suportado pela AVnu Alliance e as empresas-membro como NI, Intel, Broadcom e Cisco. A AVnu Alliance planeja operar de modo semelhante à Wi-Fi Alliance, oferecendo serviços de certificação para produtos e dispositivos projetados para atender o padrão IEEE da TSN.
Usar a Intel® Technology para criar um controlador
industrial equipado com TSN Os designs de referência do controlador Intel®
Ethernet formam o código
fundamental de acesso aberto mantido pela AVnu Alliance. NI, Intel e outras empresas-membros estão colaborando para ampliar o código fun- damental e usando-o para criar as primeiras implementações de TSN.
A NI está implementando a TSN no controlador NI CompactRIO (Figura 3). Esta unidade emprega dois alvos de processamento: um processador Intel®
Atom™
portas programável em campo (FPGA). O controlador também inclui E/S industrial e software de desenvolvimento e runtime poderoso.
Um Intel® Ethernet Controller I210 manuseia dados sensíveis ao tempo e
de empenho. Projetado para aplicativos que requerem sincronização rigo- rosamente controlada, o Intel Ethernet Controller I210 oferece a mistura ideal de desempenho de Gigabit Ethernet (GbE) e datação de precisão.
executando NI Linux Real-Time bem como uma matriz de
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