Develop³ Systems Engineering 01.2016

ANWENDUNGEN
TITELSTORY
Stefan Schönegger,
Geschäftsführer,
Ethernet Powerlink
Standardization Group
(EPSG)
„Maschinen- und Anlagenbauern
genügt zukünftig die
Kombination aus OPC UA
TSN und Powerlink, um die
vollständige Kommunikation
in der industriellen Fertigung
abzuwickeln.“
Bild: EPSG
develop 3 : Die Automobilindustrie setzt damit also den Standard
auch für die Fabrikautomatisierung...
Schönegger: ... ganz analog zum Erfolg des Controller Area Networks
– kurz CAN –, das sich ebenfalls aus der Automobilindustrie
kommend durchgesetzt hat. Bis 2020 spricht man in der Automobilindustrie
von 400 Millionen Knoten mit TSN – das ist erheblich mehr
als in der Industrieautomatisierung, in der man akkumuliert über die
ersten 10 Jahre von etwa 10 bis 15 Millionen Knoten ausgeht. Auch
hier lohnt der Rückblick auf die Entwicklung von CAN: CAN ist heute
in jedem Ein-Dollar-Chip drin.
Abkürzungen
P L U S
• OPC UA ist ein M2M-Kommunikationsprotokoll, dessen Entwicklung
von der OPC Foundation vorangetrieben wird. Ziel ist,
Maschinendaten wie Regelgrößen, Messwerte, Parameter und
andere nicht nur zu transportieren, sondern auch maschinenlesbar
semantisch zu beschreiben. OPC ist dabei die Abkürzung
für OLE for Process Control, worin OLE für Object Linking
and Embedding steht; UA ist die Abkürzung für
Unified Architecture.
• TSN (Time-Sensitive Networking) bezeichnet eine Reihe
von Standards, die den allgemeinen Ethernet-Standard IEEE
802.1 erweitern sollen. Verantwortlich für die Entwicklung ist
die TSN Task Group (entstanden aus der Audio/Video Bridging
Task Group), in der auch die Mitglieder der EPSG aktiv mitarbeiten.
Die neuen Substandards definieren Mechanismen zur
Übertragung von Daten über Ethernet-Netzwerke mit Echtzeit -
anforderungen – etwa Echtzeit-Kontrollstreams –, welche im
Automobil oder in Industrieanlagen zur Steuerung verwendet
werden.
develop 3 : Sehen Sie auch Nachteile?
Schönegger: Ein Stück weit machen wir uns natürlich von TSN abhängig,
denn ein Standard wird es ja nur, wenn die Automatisierungsindustrie
auch die Vorgaben der IEEE akzeptiert. Nur wenn der
Standard ohne spezifische Ergänzungen genutzt wird, lässt sich der
Vorteil der hohen Stückzahlen nutzen. In dem Fall ist ein großer Vorteil
damit auch gleichzeitig ein möglicher Nachteil – allerdings halten
wir das Risiko hier für gering, da die Technologie bereits sehr ausgereift
ist. Genau darin liegt natürlich auch der Charme eines globalen
Standards. Ein weiterer Nachteil ist, dass sich Switch-basierte Systeme
bezüglich der Verkabelung bevorzugt für die Sterntopologie
eignen – im Maschinen- und Anlagenbau dagegen wird die Linientopologie
bevorzugt, hier spielen auch die Verdrahtungskosten eine
wesentliche Rolle.
develop 3 : Gibt es denn Ansätze, diesen Nachteil zu beheben?
Schönegger: Ja, hier gibt es mit dem Cut-Through-Verfahren für
Switche bereits sehr gute Ansätze, das Problem zu lösen. Eine andere
Lösung bietet die Integration von OPC UA in Powerlink. Auf
Maschinenebene wird OPC UA dann in der asynchronen Phase von
Powerlink übertragen. An der dafür nötigen Companion Specification
von OPC UA und Powerlink arbeiten wir derzeit. Diese ermöglicht
die vollständig schnittstellenfreie Kommunikation von der Sensor-
bis zur ERP-Ebene – was auch im Rahmen der Umsetzung von
Industrie 4.0 und dem Internet of Things (IoT) gefordert wird, bis hin
zur Einbindung cloudbasierter Dienste und der Integration von Geräten
unterschiedlicher Hersteller.
develop 3 : Das heißt, die Maschine wird über OPC UA TSN in die
übergeordneten Systeme integriert, kann intern aber mit
Powerlink arbeiten, was intern auch die Linientopologie erlaubt?
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