Datenübertragung

Sercos-TSN-Demonstrator erstmals auf der Hannover Messe

Der Sercos-TSN-Demonstrator wird in diesem Jahr erstmals auf der Hannover Messe gezeigt Bild: Sercos International
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Der Anbieter des Sercos-Automatisierungsbusses präsentiert den Sercos-TSN-Demonstrator derzeit zum ersten Mal auf der Hannover Messe. Er zeigt die Übertragung des Sercos-III-Echtzeitprotokolls über IEEE 802.1 TSN (Time-Sensitive Networks) und wurde vom Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) der Universität Stuttgart mit Unterstützung von mehreren Industriepartnern realisiert. Der Demonstrator verdeutlicht dabei, wie eine echtzeit- und multiprotokollfähige Netzwerkinfrastruktur auf Basis von TSN für die Automatisierungstechnik und darüber hinaus bereitgestellt werden kann. Zum Einsatz kommt dabei ein TSN-basierter Sercos III Softmaster mit einer Soft-CNC des Unternehmens ISG Industrielle Steuerungstechnik, welcher über TSN-Switche der Firma Hirschmann Automation & Control mit Sercos-III-Servoantrieben von Bosch Rexroth kommuniziert. Über dieselbe TSN-Netzwerkinfrastruktur werden parallel dazu Videostreams einer Webcam zu einem Remote-Display übertragen, ohne jedoch die Charakteristik und Funktionalität der Sercos-Echtzeit-Kommunikation zu beeinträchtigen. Der Demonstrator stellt einen Proof of Concept dar, mit dem die native Echtzeitfähigkeit von Sercos innerhalb eines TSN-Netzwerks exemplarisch dargestellt wird. Der Ethernet-Standard IEEE 802.1 bringt dabei einige Mechanismen mit sich, die eine offene, echtzeitfähige Kommunikation gewährleisten und auch hohe, zukünftige Datenraten unterstützen. Einen wesentlichen Aspekt hierbei stellt der Standard IEEE 802.1Q dar, der die Aufteilung physikalischer Netzwerke in mehrere logisch getrennte, priorisierte virtuelle Netze (VLANs) spezifiziert. Die VLAN-Prioritäten ermöglichen wiederum ein optimiertes Scheduling der Pakete aus allen virtuellen Netzwerken, wobei Übertragungssicherheit und deterministische Latenz erreicht werden kann. Um eine einheitliche Zeitbasis im gesamten Netz zu schaffen und die Traffic-Klassen in synchronen Zeitslots zu übertragen, wird auf Mechanismen aus IEEE 802.1-AS/IEEE 1588 (verteilte Uhrensynchronisation) und IEEE 802.1Qbv (Zeitmultiplexverfahren) zurückgegriffen.
Ziel bei der Gestaltung des Demonstrators war es, ein typisches Setup bestehend aus einer numerischen Steuerung sowie Antrieben um ein zwischengeschaltetes, echtzeitfähiges Netzwerk zu erweitern. Wesentlich hierbei war die Integration des Precision Time Protocol (PTP) nach IEEE 1588 in die Steuerung, sodass sämtliche Netzteilnehmer eine einheitliche Zeitbasis verwenden. Bei der Untersuchung des Echtzeitverhaltens konnte gezeigt werden, dass sich die Fehler in der Zeitsynchronisation auf einen zweistelligen Nanosekundenbereich beschränken. ik
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