Develop³ Systems Engineering 01.2016

Industrie-4.0-Kommunikation: Protokoll OPC UA wird mit TSN echtzeitfähig Ein Netzwerk genügt In der Fabrikvernetzung spielt OPC UA als Kommunikationsprotokoll eine wichtige Rolle bis hinauf in die Ebene des Enterprise Resource Plannings (ERP). Das gilt insbesondere auch im Zusammenhang mit Industrie-4.0-Projekten, in denen eine durchgängige Kommunikation vom ERP-System bis zur Maschinenebene und zurück gefragt ist. Bislang ist OPC UA aber nicht echtzeitfähig – was sich in Verbindung mit dem Time-Sensitive Networking (TSN) ändern könnte. Die develop 3 systems engineering sprach darüber mit Stefan Schönegger, Geschäftsführer der Ethernet Powerlink Standardization Group (EPSG). 56 develop 3 systems engineering 01 2016

TITELSTORY ANWENDUNGEN develop 3 : Herr Schönegger, welche Rolle kann Time-Sensitive Networking, kurz TSN, in Verbindung mit OPC UA spielen? Schönegger: OPC UA TSN ist die perfekte Lösung für alle Applikationen in der Fabrikautomatisierung. Die Synchronisierungsgenauigkeit liegt im Sub-Mikrosekundenbereich und ist damit ausreichend für Anwendungen wie Liniensynchronisation, Anbindung von Scada- Systemen, einfache Steuerungsaufgaben oder auch den Betrieb von Förderbändern und die Anbindung von I/Os. Der Clou ist nun, dass wir mit OPC UA TSN die Brücke schlagen können zwischen der IPbasierten IT-Welt und den Protokollen für harte Echtzeitanforderungen – will heißen: Maschinen- und Anlagenbauern genügt zukünftig die Kombination aus OPC UA TSN und Powerlink, um die vollständige Kommunikation in der industriellen Fertigung abzuwickeln. develop 3 : Können Sie uns ein Beispiel nennen, in dem eine in diesem Sinne echtzeitfähige OPC-UA-Kommunikation von Vorteil ist? Schönegger: Da gibt es mehrere, beispielsweise Roboterzellen. Typischerweise arbeiten die Robotereinheiten ja nicht alleine, sondern etwa in einer Schweißzelle für die Karosserie im Automobilbau im Verbund mit 4, 6 oder 8 Robotern. Diese müssen koordiniert arbeiten – was nur möglich ist, wenn die Kommunikation in Echtzeit erfolgt. OPC UA TSN bietet sich hier förmlich an. Vergleichbare Anforderungen stellt die Verpackungstechnik, in der innerhalb einer Verpackungslinie auch die einzelnen Stationen synchron arbeiten müssen. Ein drittes Beispiel sind Druckmaschinen, die in der Regel aus verschiedenen Drucktürmen bestehen – auch hier erfordert die Synchronisation Echtzeit. Ein Standard-TCP/IP auf Standard-Ethernet kann diese Aufgabe nicht erfüllen und damit implizit bisher ein OPC UA eben auch nicht. TSN wird das ändern. develop 3 : Könnte mit OPC UA TSN ein Standard geschaffen werden, der sich beispielsweise mit Blick auf Industrie-4.0-Konzepte auch wirklich als Standard durchsetzt, so dass wir nicht wieder wie bei Feldbussen und Industrial-Ethernet-Systemen (IE) eine Vielzahl verschiedener Protokolle bekommen? Schönegger: Das ist aus unserer Sicht bereits entschieden – OPC UA mit den Echtzeiterweiterungen durch TSN wird der alleinige Standard für Industrie 4.0. Dieser Weg hat eine sehr breite Unterstützung unter den Steuerungsherstellern und ermöglicht damit eine homogene Lösung um die Anforderungen der Industrie-4.0-Arbeitsgruppen erfüllen zu können. Kein Feldbus und keine Industrial- Ethernet-Lösung hat diese breite Unterstützung. Ein weiterer entscheidender Vorteil liegt im derzeit beginnenden Einsatz von TSN im Automobil – also den Fahrzeugen selbst. Die Automobilindustrie ist ein um Faktoren größerer Anwender von Halbleiterbausteinen als die ganze Automatisierungsindustrie zusammen. Das ermöglicht eine sehr rasche Verbreitung von TSN – auch für die Industrie. Bild: Kuka Systems Eine per TSN echtzeitfähige OPC-UA-Kommunikation könnte beispielsweise bei der Synchronisation von Robotereinheiten in einer Schweißzelle für die Karosserie im Automobilbau von Vorteil sein. Analog bieten sich Anwendungen bei der Synchronisierung in der Verpackungstechnik oder im Druckmaschinenbau an develop 3 systems engineering 01 2016 57