OPC UA TSN è indicato da molti come il protocollo di comunicazione che metterà fine alla “guerra” dei bus di campo, offrendo alle aziende manifatturiere una soluzione in grado di funzionare con controllori di diversi costruttori: un’esigenza, questa, che si fa sempre più pressante nell’era dell’industria 4.0, nella quale gli end user vogliono poter scegliere le migliori tecnologie senza essere vincolati da una tecnologia di comunicazione legata a uno specifico provider.
Dalle parole ai fatti la strada è però tutt’altro che in discesa. Se è vero che da ormai 3 anni in tutte le fiere di settore si vedono dei testbed che mostrano come la comunicazione in tempo reale tra controllori di diversi produttori sia già possibile, va anche detto che OPC UA TSN al momento non è ancora stato standardizzato.
Nel 2018, però, sono successe diverse cose rilevanti. Ma prima di raccontarvele vale la pena spiegare brevemente che cos’è OPC UA TSN.
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Che cosa è OPC UA TSN
OPC UA è uno standard che nasce nel 2006 dall’evoluzione dell’OPC (OLE for Process Control, una tecnologia degli anni Novanta) che si caratterizza per una “Unified Architecture” aperta al mondo IT. In poco tempo OPC UA è diventato lo standard per la comunicazione tra il livello di controllo e i livelli superiori.
OPC UA, tuttavia, viaggia su rete Ethernet che, per sua natura, non è deterministica: non permette cioè di sapere esattamente quando un pacchetto di dati verrà consegnato. OPC UA quindi è adatta ad applicazioni di supervisione e scambio dati, ma non all’utilizzo in applicazioni di controllo o comunque in ambiti nei quali siano richiesti determinismo e comunicazione in tempo reale.
OPC UA incontra TSN
TSN, che sta per Time Sensitive Networking, è – semplificando un po’ – uno standard che permette di trasformare una rete Ethernet in una rete deterministica. Per utilizzarlo, però, è necessario usare dei componenti di rete aggiuntivi sia nei gateway sia nei dispositivi che partecipano alla rete per gestire la priorità del traffico e le altre caratteristiche del TSN.
TSN ha diversi profili a seconda delle funzionalità necessarie ai diversi scenari applicativi. Uno di questi profili, in via di sviluppo, è il TSN-IA-Profile, cioè un profilo pensato per la comunicazione in applicazioni di automazione industriale (IA sta per Industrial Automation).
OPC UA fino al sensore?
A inizio novembre la OPC Foundation ha annunciato che lo standard OPC UA TSN, che finora era stato presentato solo per consentire la comunicazione tra controllori, sarà in grado di “scendere” fino ai dispositivi di campo (sensori, attuatori ecc.) grazie all’utilizzo del profilo IA di TSN che sarà standardizzato dal gruppo congiunto IEC/IEEE 60802.
Una nuova serie di gruppi di lavoro identificherà, gestirà e standardizzerà gli aspetti di OPC UA più rilevanti per l’automazione industriale, occupandosi tra l’altro dell’armonizzazione e della standardizzazione dei profili applicativi (IO, motion control, sicurezza, ridondanza del sistema, ecc.), della standardizzazione dei modelli informativi di OPC UA per i dispositivi di campo offline (descrizione dell’apparecchiatura) e online (diagnostica), della mappatura dei profili applicativi di OPC UA relativi alle operazioni in tempo reale su reti ethernet, compresa la TSN, e della definizione delle procedure di certificazione.
La discesa in campo di Siemens
L’altra importante notizia è che al novero delle aziende di automazione che supportano l’iniziativa si è aggiunta quest’anno anche Siemens, ultimo grande assente dalla partita. A Novembre la Casa tedesca ha annunciato che prenderà attivamente parte ai lavori di standardizzazione.
La fine della guerra tra fieldbus? Non ancora
L’insieme di queste notizie fa ben sperare per un futuro in cui l’informazione potrà effettivamente viaggiare su un unico protocollo dal sensore fino al cloud. Il che potrebbe segnare la fine delle annose “guerre dei fieldbus” che vanno avanti da decenni prima tra i bus di campo tradizionali e poi tra i bus di campo ethernet-based.
Riconosciuti i meriti dell’iniziativa, va però detto che sarebbe probabilmente un errore farsi prendere troppo dall’entusiasmo. La ragione è semplice: i lavori per la standardizzazione di OPC UA TSN sono in rapido avanzamento, ma la strada per arrivare alla conclusione del processo è ancora lunga. E l’intenzione di estendere il protocollo fino al sensore, poi, non semplifica certo le cose.
“Non abbiamo nessuna intenzione di reinventare la ruota”, ci ha spiegato Matthias Damm, fondatore e direttore della OPC Foundation. Che cosa significa? Che il nuovo standard dovrà pescare le migliori funzionalità dai bus esistenti, facendo un lavoro di patchwork per creare un unicum che offra delle funzionalità esclusive. Il che è parecchio complicato sia per gli aspetti economici (prelevare pezzi di proprietà intellettuale implicherebbe il pagamento di royalties) sia per aspetti politici: è chiaro che i grandi protagonisti della guerra dei bus cercheranno di tirare l’acqua al proprio mulino, cercando di far assomigliare OPC UA TSN alla loro soluzione attuale.
Il secondo elemento, che prescinde dalle problematiche che dovrà affrontare la OPC Foundation, è che il Profilo IA del TSN ancora non è stato sviluppato del tutto. E questa è una precondizione essenziale perché il quadro sia completo.
Una solida realtà (tra 20 anni)
Quando si arriverà a una conclusione? Impossibile dirlo. Secondo alcuni operatori, è ragionevole attendersi che OPC UA TSN possa diventare standard entro un paio di anni.
La velocità della diffusione di OPC UA TSN dipenderà naturalmente non soltanto dalla standardizzazione e dalla disponibilità commerciale di prodotti che lo supportino. “Da qui a diffondersi come standard de facto potrebbero passare anche 10 o 20 anni”, ci ha detto Damm, rilevando con grande realismo come ancora oggi i bus basati su ethernet facciano fatica a scalzare i primi bus di campo.
Intanto CC-Link e Profinet si preparano al TSN
Nel frattempo la “vecchia guardia” non sta ad aspettare. CLPA, il consorzio che supporta l’adozione del bus di campo ethernet-based CC-Link e delle sue varianti (molto diffuso in Asia), ha annunciato il rilascio di CC-Link IE TSN a 1 Gbps.
Nel 2019 probabilmente ci sarà anche l’annuncio di ProfiNet su TSN (i lavori sono iniziati quest’anno).
Se vi state chiedendo perché questi consorzi (e le aziende che ne sono i maggiori supporter) continuano a spingere anche sul pedale dell’acceleratore delle loro attuali soluzioni, aggiornandole per poter funzionare su reti TSN, sappiate che la risposta è semplice: queste tecnologie sono (o saranno a breve) una solida realtà, mentre OPC UA TSN è ancora un sogno tutto da sviluppare.
