TRENDS » Datenkommunikation Karsten Schneider zur Bedeutung von OPC, TSN, SPE und IO-Link Mit OPC UA TSN wird der Daten - verkehr konvergent laufen IM ÜBERBLICK Profinet ist eine valide Technik, für die Produkte verfügbar sind. TSN und OPC werden zukünftig darüber hinaus einen konvergenten Datenverkehr ermöglichen. Die industrielle Kommunikation befindet sich im Wandel. OPC UA und TSN werden heute als Ansatz gesehen, um eine Vereinheitlichung des Datenverkehrs in der Automatisierung und so die durchgängige Digitalisierung zu ermöglichen. Karsten Schneider, Vorstandssprecher von PNO und PI erläutert, welche Bedeutung die aktuell diskutierten Technologien für die weitere Entwicklung von Profinet haben. Interview: Andreas Gees, stv. Chefredakteur elektroAUTOMATIONelektro Automation: Zur SPS 2016 fiel gewissermaßen der Startschuss zur Nutzung von TSN in der Automatisierung mit dem Ziel, echten Determinismus zu erreichen. Seit dieser Zeit laufen die verschiedensten Entwicklungen. Wie fällt Ihr Resümee aus, welche Erwartungen hat die PNO gehabt und welche Bedeutung hat TSN heute für Profinet? Karsten Schneider (PI/PNO): Die Entwicklung zeigt ganz deutlich, wie aufwändig es ist, neue Technologien in den Markt zu bringen. Das gilt auch für TSN, das sich nicht einfach innerhalb von ein bis zwei Jahren einführen lässt. Es ist auch weiterhin sehr viel Entwicklungsarbeit zu leisten, auch weil es bewährte Technologien gibt, die wie Profinet den größten Teil des Funktionsumfangs bereits abdecken. Eine neue Technologie aber muß mehr Funktionalität bieten. Mit TSN sehe ich vor allem die Chance, eine einheitliche Basis-Ethernet-Technologie im Markt bzw. in der Industrie zu etablieren. Es reicht nicht, eine Spezifikation zu schreiben, die festlegt, welche Funktionalitäten man gerne hätte. Da sind weiterhin viele Fragen offen, etwa wie werden solche Netzwerke gestaltet, sodass die Konformität gewährleistet ist? Dabei sollen sich alle Geräte im Netzwerk wie gewünscht verhalten, unabhängig vom Her- Karsten Schneider, Vorstandssprecher von PNO und PI »Die Spezifikation mit OPC UA FX für die Controller-zu-Controller-Kommunikation ist freigegeben, für das Thema Safety haben wir ebenfalls die erste Spezifikation veröffentlicht.« Bild: PNO/PI steller. Die Automatisierungsanbieter müssen entsprechende Entwicklungskits anbieten, und es werden Guidelines benötigt, wie die Technik zu installieren ist. Auch die Engineering-Tools der Hersteller müssen die Technologie unterstützen; die Projektierung ist eine der spannendsten Aufgaben. Dafür wird noch einige Zeit erforderlich sein, um all diese Aufgaben zu lösen, bevor die Technik dann aktiv genutzt werden kann. Die Erwartungen sind hoch, aber wir werden ein industrieweit einheitliches Echtzeit-Netzwerk schaffen. elektro Automation: Wettbewerber haben Versuche zur Echtzeitfähigkeit durchgeführt und sind zu unterschiedlichen Ergebnissen gelangt. Erfüllt TSN die hohen Erwartungen an die Echtzeitfähigkeit oder behält Profinet IRT beispielsweise in der Antriebstechnik weiter seine Bedeutung? Schneider: Profinet IRT bietet vor allem den Vorteil, als Lösung verfügbar zu sein. Profinet ist eine valide Technik, für die Produkte verfügbar sind, die eingesetzt wird und auch in Zukunft ihre Bedeutung behält, eben weil sie auf breiter Basis von vielen Herstellern unterstützt wird. Echtzeitanforderungen hängen immer auch von der Anwendung ab. Oft werden nur robuste Lösungen gefordert. Diese Robustheit ist ein anderer Aspekt von Echtzeit, denn ich muss sicherstellen, dass die Protokolle zuverlässig übertragen werden. Nur die Motion- Control-Anwendungen zeichnen sich durch wirklich hohe Echtzeitanforderungen aus. Das gilt auch für Messtechnikanwendungen, die höhere Ansprüche an die Bandbreite stellen. Etwa 80 und 90 % aller Anwendung benötigen keine harte Echtzeitfähigkeit. Unser Ziel mit Profinet ist es aber selbstverständlich, alle Anwendungen zu bedienen. Wir legen unsere Systeme deshalb so aus, dass wir alle An- 26 elektroAUTOMATION » 02 (Mai) | 2022
Ziel des Standard Robot Command Interface ist es, eine einheitliche Schnittstelle zwischen der SPS und der Robotersteuerung zur Verfügung zu stellen. Bild: PNO/PI forderungen erfüllen können. Das erfolgt heute mit Profinet IRT. Aber auch wir haben die Vision, ein einheitliches Echtzeitsystem für die Industrie einzuführen, auch im Zusammenspiel mit OPC. Dafür bietet sich TSN an. Die Anwender- Schnittstelle bleibt dann unverändert. Bezüglich Interoperabilität und Echtzeit ist Profinet IRT heute sehr gut gerüstet und deckt die meisten Anwendungen ab. elektro Automation: Nachdem es bei Feldbussen und Industrial-Ethernet-Systemen viele verschiedene Lösungen gibt, wird OPC UA over TSN als Ansatz gesehen, um letztendlich die Zahl proprietärer Standards zu reduzieren. Die OPC Foundation hat mit den OPC UA FX (Field eXchange) Spezifikationen definiert. Was beinhalten diese und welche Erwartungen hat die PI/PNO daran gestellt? Schneider: Wenn ich eine Technologie anbiete, muß ich mir auch immer über die Migration Gedanken machen. Profibus ist seit vielen Jahren im Markt, und noch heute werden Profibus-Produkte eingesetzt. Auch Profinet als Nachfolgelösung macht es erforderlich, über die nächsten Technologieschritte nachzudenken. Deshalb haben wir bei der PI/PNO frühzeitig die Zusammenarbeit mit der OPC Foundation gesucht. Unser Ziel ist, für Profinet- Anwender einen reibungslosen Übergang in die digitale Transformation zu ermöglichen. Weil OPC und TSN noch nicht Realität sind, muss auch die aktuelle Lösung zukunftssicher sein. Deswegen arbeiten wir beispielsweise bei der Controller-zu- Controller-Kommunikation mit der OPC Foundation zusammen. Für diese Applikation werden wir als PNO keine eigenen Lösungen entwickeln, gerade weil wir hier die Zukunft von OPC UA TSN sehen. Wir müssen sicherstellen, dass unsere Lösungen kompatibel sind. Schon heute kann ich beispielsweise parallel zu Profinet eine vertikale Kommunikation über OPC UA auf demselben Netzwerk realisieren. Da werden wir TSN benötigen, damit der Datenverkehr im Netzwerk zeitoptimiert, genauer gesagt, konvergent, abläuft. elektro Automation: Bedeutung haben OPC UA und TSN bisher für die Controller-zu-Controller-Kommunikation erlangt. Was erwarten Sie von den weiteren Entwicklungen, beispielsweise auch bei Safety? Wieweit ist die Nutzung in der Feldebene möglich? Schneider: Die Controller-zu-Controller- Kommunikation ist ein spannendes Feld, weil es dafür heute noch keine praktikable, herstellerübergreifende Lösung gibt. Die Steuerungshersteller unterstützen ihr bevorzugtes System. Baue ich eine Produktionslinie mit Steuerungen verschiedener Hersteller auf, muss ich heute sehr viel Zeit investieren, um die Kommunikation untereinander zu ermöglichen. Da bietet sich mit OPC UA eine ideale Lösung an. Die Spezifikation mit OPC UA FX für die Controllerzu-Controller-Kommunikation ist freigegeben, die Controller-zu-Device-Kommunikation wird jedoch noch einige Zeit benötigen. Für das Thema Safety haben wir ebenfalls die erste Spezifikation veröffentlicht. Auch dazu setzt die PNO auf die Lösungen der OPC Foundation. Auf den nächsten Messen werden dazu erste Prototypen und Demonstratoren gezeigt. Entstanden ist eine Kommunikation zwischen Safety- Steuerungen auf der Basis von Profisafe. elektro Automation: Können Sie etwas zum IEC/IEEE 60802 sagen? Gearbeitet wird an einem gemeinsamen Standard bzw. einem TSN-Profil für Industrial Automation? Schneider: In der Norm wird prinzipiell der fehlende Baustein beschrieben, um ein TSN-Netz industrieweit einheitlich aufzubauen. TSN beinhaltet verschiedene Funktionen, von denen in der Automatisierung nur wenige für die Anwendungen benötigt werden. TSN soll auch im Automobil oder beim Video-Broadcasting eingesetzt werden. Dabei hat jede Anwendung andere Anforderungen. Mit einem Industrieprofil wollen wir innerhalb der Factory- und Prozess-Automation sowie für Motion-Control-Anwendung den Einsatz von TSN quasi standardisieren. Wir elektroAUTOMATION » 02 (Mai) | 2022 27
