Fonte: Wago
Informações básicas
A digitalização nos processos industriais vai aumentar consideravelmente a quantidade de dispositivos conectados e uma tecnologia capaz de integrar com transparência as redes de IT e OT, será necessária para que se possa cumprir os requisitos de controle em tempo real com disponibilidade e acesso seguro aos dados.
TSN não é um protocolo completo e sua implementação, basicamente, modifica a camada 2 – Data Link do modelo OSI.
A WAGO já possui produtos com protocolos de automação como PROFINET IRT e EtherCat com determinismo, utilizando padrões Ethernet, porém esses protocolos são modificados e incompatíveis entre si. As redes baseadas em TSN pretendem ser um único padrão implementado na rede Ethernet para permitir a comunicação em tempo real, no futuro.Além disso, através do TSN, a convergência da Tecnologia da Informação (TI) e Tecnologia Operacional (OT) é impulsionada, uma vez que o TSN é totalmente baseado na camada 2 (Data Link) da rede Ethernet e, portanto, existe a interoperabilidade (compatibilidade) com redes Ethernet regulares mais antigas.
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
Sincronização de tempo
A condição básica para a transmissão de dados determinísticos entre os dispositivos é ter uma base de tempo comum para todos os dispositivos da rede. Com precisões de sincronização bem abaixo de 1µ o PTP (Precision Time Protocol), que está incorporado no padrão TSN, identifica o relógio mais preciso dentro da rede usando um algoritmo, tornando este relógio o mestre para todos os dispositivos da rede.
Prioriozação com base no tempo e não em pacotes
Em uma rede Ethernet comum, não é possível garantir uma latência limitada de ponta a ponta para tráfego de dados. Enquanto a Ethernet padrão define diferentes classes de prioridade possíveis para os pacotes da rede, devido aos efeitos de enfileiramento, um pacote Ethernet com baixa prioridade poderia atrasar a transmissão.
Com o TSN, a priorização do tráfego deixa de ser baseada em pacotes e passa a ter base no tempo de transmissão. Este mecanismo garante o encaminhamento e entrega de pacotes priorizados em um ponto definido no tempo. A ideia fundamental é dividir o tempo em ciclos com durações iguais e cada ciclo em si é dividido em vários intervalos de tempo. Com isso é possível a reserva de slots de tempo dedicados para a transmissão de pacotes de dados com requisitos em tempo real.
Para cada intervalo de tempo dedicado, um estado de operação de todos os dispositivos da rede é definido. Por exemplo, no intervalo de tempo 1, apenas o fluxo 1 é transmitido pela rede, enquanto todos os outros fluxos são bloqueados. No intervalo de tempo 2, apenas o fluxo 2 é transmitido pela rede, enquanto todos os fluxos são bloqueados.
Este agendamento garante latência de ponta a ponta para o tráfego de dados sensíveis ao tempo através da rede. A programação exata pode ser definida manualmente ou calculada por um algoritmo especial considerando todos os requisitos da aplicação.
CONCLUSÃO
Com a adoção do TSN como um padrão dentro da rede Ethernet já existente, não teremos mais limitantes para executar a convergência entre TI (Tecnologia da Informação) e OT (Tecnologia de Operação) em uma mesma rede, atendendo os requisitos necessários a cada mundo, além de ter a interoperabilidade (compatibilidade) entre os protocolos.
Além da WAGO muitos outros grandes players da Automação Industrial estão desenvolvendo produtos adaptados para as redes TSN. Como dito anteriormente, TSN não é um protocolo completo e por isso estão sendo desenvolvidas aplicações de Profinet, OPC-UA e Ethernet/IP sobre TSN.
A WAGO já está preparada hoje para essa mudança, deixando suas novas linhas de WAGO I/O System Field e WAGO I/O System Advanced prontas para receber essa nova tecnologia, assim assegurando o seu investimento.
