Develop³ Systems Engineering 01.2016

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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? 58 develop 3 systems engineering 01 2016
TITELSTORY ANWENDUNGEN Mit OPC UA TSN werden die klassischen Feldbusse auf Factory-Ebene überflüssig: Statt unterschiedlicher Netzwerke für Industrial Ethernet, Feldbus und IT-Welt, gibt es im Endeffekt nur noch ein Netzwerk. Diesen Part übernimmt OPC UA Bild: EPSG Schönegger: Exakt, und zusammen mit OPC UA TSN ergibt sich hier eine sehr durchgängige, einheitliche Lösung. Statt unterschiedlicher Netzwerke für Industrial Ethernet, Feldbus und IT-Welt, gibt es im Endeffekt nur noch ein Netzwerk. Diesen Part übernimmt nun OPC UA. Wir gehen davon aus, dass sich auf diese Weise OPC UA massiv in der Fabrikautomatisierung durchsetzen wird, zumal sich alle großen Steuerungshersteller offen zu OPC UA bekennen. Von Vorteil ist sicher auch, dass IT-/ERP-Anbieter wie SAP oder Oracle diese Entwicklung fördern, denn die wollen ja gerne einen Zugriff bis auf die Steuerung realisieren – ohne eine Zwischenebene, welche die Signale übersetzt. develop 3 : Herr Schönegger, vielen Dank für diesen interessanten Ausblick. Interview: Michael Corban, Chefredakteur develop 3 systems engineering „OPC UA mit den Echtzeiterweiterungen durch TSN wird der alleinige Standard für Industrie 4.0 – das ist aus unserer Sicht bereits entschieden.“ OPC UA TSN ist ideal für die Liniensynchronisation. Nur bei extrem schnellen Servoantrieben oder Sensoranbindungen spielen die dafür optimierten Industrial-Ethernet-Protokolle wie Powerlink weiter ihre Vorteile aus Kontakt I N F O Powerlink-Office der EPSG Fredersdorf Tel. +49 33439 539270 www.ethernet-powerlink.org Hannover Messe: Halle 9, Stand F25 Details zu Powerlink: http://t1p.de/2g33 Bild: EPSG develop 3 systems engineering 01 2016 59
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