Profinet wird fit für Industrie 4.0 Integration von TSN in Profinet nimmt Form an

Profinet wird um TSN-Funktionalitäten erweitert. Konkrete Ziele wurden nun vom internationalen Dachverband PI festgelegt.

Ethernet ist im industriellen Bereich angekommen. Nach Schätzungen von verschiedenen Marktforschungsinstituten werden 2017 etwa 46 Prozent der 2017 neu installierten Industrie-Netzwerke auf Industrial Ethernet setzen. Damit liegen sie nur noch knapp hinter den Feldbussen, die nach Prognose im Jahr 2017 für den Aufbau von ca. 48 Prozent der neuinstallierten Netzwerke genutzt werden. Im letzten Jahr lag diese Verteilung noch bei  58 Prozent zu 38 Prozent zu Gunsten der Feldbusse. Echtzeit-Datenübertragung über Ethernet wird damit immer relevanter. Auf der Hannover Messe 2017 hat der internationale Dachverband Profibus & Profinet International (PI) ein paar Einblicke in den Erweiterungsprozess des Profinet-Standards um TSN (Time-sensitive Networking) gegeben. Mit IRT (Isochronous Real Time) gibt es zwar bereits eine Technik zur Echtzeit-Datenübertragung über Profinet, die ist allerdings proprietär und wird damit auch nicht in den Weiterentwicklungsprozess durch die IEEE miteinbezogen. TSN ist Standard-Ethernet und durch die Integration können sich die Entwickler und Hersteller von Profibus-Geräten in die Lage bringen, von den Weiterentwicklungen der Technik durch die IEEE zu profitieren, erklärte Karsten Schneider, Vorsitzende der Profibus Nutzerorganisation und Chairman von PI, auf der Hannover Messe.

Die Integration von TSN in Profinet ist für den Einsatz auf der Feldebene zur Verbindung von Maschinen mit Steuerungen gedacht. Die Anwendungsschicht (Schicht 7 im OSI-Modell) wird laut Schneider von der Änderung nicht betroffen sein, sodass dem Benutzer von Profinet-Geräten die bekannten Profinet-Dienste und Schnittstellen zur Konfiguration, Parametrierung, Diagnose usw. erhalten bleiben. Die Implementierung von TSN wird allein auf der Datenübertragungsschicht (Schicht 2) erfolgen. Die Hersteller von Profinet-Geräten müssten zwar neue Ethernet-Chips kaufen, wenn sie ihren Kunden TSN-Funktionalitäten anbieten wollen, dafür sei das Chip-Angebot für die standardisierte Technik aber deutlich größer und die Integration werde durch leicht skalierbare Profinet-Stacks mit wenig Aufwand möglich.

Kein Profinet auf der Steuerungsebene

Auf der Steuerungsebene wird es kein Profinet geben. »Das ist eine ganz wichtige Aussage von uns«, betonte Schneider und erklärte, dass diese Kommunikation zwischen Steuerungen auch aus Sicht der PI am besten über OPC UA geschehe. An dieser Stelle werde man mit der OPC Foundation zusammen arbeiten, um das Profinet-TSN kompatibel zum TSN des OPC UA umzusetzen. Mit Blick auf die Anbindung von Anlagen und Maschinen an die Cloud erklärte Schneider, dass die Möglichkeit zum parallelen Betrieb von Echtzeit-Kanälen und gewöhnlichen TCP/IP-Verbindungen über dasselbe Kabel weiterhin bestehen bleiben. Nach der Umsetzung der TSN-Erweiterung soll es möglich sein, verschiedenen Diensten unterschiedliche Bandbreiten zuzuordnen und verschiedene Datenkanäle für eine Echtzeit-Datenübertragung einzurichten. Der Anwender werde damit in die Lage versetzt, für jede Aufgabe das richtige Protokoll auswählen zu können.

Diese und weitere Ziele wurden in der Arbeitsgruppe »Industrie 4.0« der Profibus Nutzerorganisation erarbeitet. Ein konkretes Konzept zur technischen Umsetzung erwartet Schneider gegen Ende des Jahres.