Arno Stock, Renesas Electronics Europe

Von harter Echtzeit bis zur klassischen IT

harter Echtzeit bis zur klassischen IT
Arno Stock, Principal Engineer, Industrial Solution Business Unit, Renesas Electronics Europe, Düsseldorf Bild: Renesas
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Die industrielle Kommunikation in der Automatisierung erfordert Standards und offene Schnittstellen wie OPC UA und TSN. Viele Branchenexperten sehen die Kombination OPC UA TSN als das kommende Kommunikationsprotokoll für Industrie 4.0. Während der letzten Fachmessen wurden erste Geräte für diese Technologie vorgestellt und seit einiger Zeit finden regelmäßig Interoperabilitäts-Workshops statt, die die Konformität sicherstellen sollen. Arno Stock, Principal Engineer, Industrial Solution Business Unit, Renesas Electronics Europe in Düsseldorf, sieht einen Mehrwert durch die Flexibilisierung der Netzwerkstrukturen.

Die Fragen stellte Andreas Gees, stv. Chefredakteur elektro AUTOMATION

elektro AUTOMATION: Worin liegt die Bedeutung von TSN für die Automatisierung, ist TSN beispielsweise mit OPC UA eine Alternative zu Echtzeit-Feldbussen und -Protokollen bis in die Feldebene oder nur eine Echtzeit-Erweiterung bestehender industrieller Ethernet-Kommunikationslösungen?

Arno Stock (Renesas): Das große Versprechen der TSN-Technologie ist Konvergenz, also die gemeinsame Nutzung einer einheitlichen Standard-Ethernet-Infrastruktur für verschiedene Anwendungen, von harter Echtzeit bis zur klassischen IT. Die Anwender sollen einen Mehrwert durch Flexibilisierung der Netzwerkstruktur ihrer Anlagen und Maschinen erfahren und das Investitionsgut ‚Netzwerk‘ universell und effizient nutzen können. Doch Industrie 4.0 fordert mehr als Koexistenz. Verschiedene Systeme sollen miteinander kommunizieren. OPC-UA ist schon heute etabliert, um herstellerunabhängig auf Prozess- und Maschinendaten zuzugreifen. Durch die Pub/Sub-Erweiterung eignet es sich in Zukunft auch für Echtzeit-Steuerungsaufgaben.

elektro AUTOMATION: Erste Interoperabilitäts-Workshops haben stattgefunden. Als TSN-Ready-gekennzeichnete Managed Switche sowie TSN-ertüchtigte PC-Erweiterungskarten sind verfügbar. Doch wieweit ist die Standardisierung der einzelnen Teile für Hard- und Software (ASbt, Qbu, Qbv, etc.) vorangeschritten. Ist die Entwicklung von Lösungen auf dieser Basis schon heute möglich bzw. wann ist die Technologie in Seriengeräten verschiedener Hersteller für den Industrie-Einsatz verfügbar?

Stock: Die wesentlichen TSN-Substandards, die Hardwareunterstützung benötigen, sind verabschiedet. Vereinzelt sind bereits Lösungen auf FPGA-Basis verfügbar. Die Standardisierungsorganisationen konzentrieren sich nun auf Management und Konfiguration der Netze. Die Einführung von TSN wird schrittweise erfolgen. Im ersten Schritt hält TSN zusammen mit OPC-UA auf Steuerungs- (c2c) bzw. Maschinenebene (m2m) Einzug. Die Vorteile der direkten Interoperabilität von Maschinen sowie die Verfügbarkeit von Gbit-Übertragung überwiegen die heutigen Mehrkosten. Sobald Migrationspfade von den existierenden Industrie-Ethernet-Standards hin zu TSN definiert und Standardbausteine verfügbar sind, folgen im zweiten Schritt die Geräte auf der Feldebene. Es existieren bereits Bauteile, die TSN-Vorläuferstandards umsetzen. Diese lassen sich nutzen, um erste Pilotprojekte zu realisieren.

elektro AUTOMATION: Die Nutzung von TSN mit Profinet/Profisafe, Sercos, Powerlink, OPC UA, etc. setzt evtl. auch Engineering-Funktionalitäten bzw. Entwicklungstools voraus. Welche Unterstützung benötigt der Industrie-Anwender dafür zukünftig?

Stock: Die Konfiguration und der Betrieb eines TSN-Netzwerks müssen für den Anwender mindestens so einfach möglich sein, wie er es von bestehenden Lösungen gewohnt ist. Auf der anderen Seite kann die Komplexität der Konfiguration insbesondere zum Erreichen harter Echtzeit in einem verzweigten Netzwerk sehr hoch werden. Die Brücke müssen entsprechende Tools schlagen. Hier liegt heute die größte Herausforderung für die erfolgreiche Einführung der TSN-Technologie. Das Besondere ist, dass die Netzwerkkonfiguration systemübergreifend erfolgen muss. Die zukünftigen Engineering-Tools müssen mit der Netzwerkinfrastruktur interagieren, um die benötigten Kommunikationsbeziehungen sicherzustellen. Werkzeuge zur Diagnose sind wichtig, damit die Ursachen von Störungen in einem heterogenen TSN-Netzwerk effizient ermittelt werden können.

www.renesas.com


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