OPC UA TSN und Sercos ergänzen sich
OPC-UA-Kommunikation auch über Sercos
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Sercos mit CIP Safety in TSN-Systemen
Welche Rolle kann Sercos mit CIP Safety in TSN-Systemen spielen?
Sowohl das Sercos-Protokoll als auch das Safety-Protokoll CIP Safety on Sercos können über ein unterlagertes TSN-Netzwerk übertragen werden. An dieses Netzwerk lassen sich natürlich auch »nicht-sichere« Geräte mit anschließen, wie dies heute bereits in nicht-TSN-basierten Netzwerkinfrastrukturen wie etwa Sercos III praktiziert wird.
Das OPC-UA-Protokoll lässt sich durch Timeslots oder per Tunneling auch über die klassischen Industrial-Ethernet-Systeme übertragen, über Sercos im Time-slot-Verfahren. Wozu braucht es dann überhaupt TSN?
Der große Vorteil von TSN ist darin zu sehen, dass keine spezifischen Hardware-Lösungen mehr erforderlich sind, sondern auf einen einheitlichen und herstellerübergreifenden Kommunikationsstandard aufgesetzt werden kann. Das breite Anwendungsspektrum im Automobil, in Industrieanlagen und auch im Consumer-Bereich resultiert in niedrigen Hardware-Kosten und einem breiten Hersteller- und Produktangebot. Zudem stehen mit Ethernet TSN auch höhere Übertragungsbandbreiten zur Verfügung. So können beispielsweise Sercos-Geräte, die auf Fast Ethernet mit 100 MBit/s Full-Duplex beruhen, auch in einer Netzwerkinfrastruktur auf 1-GBit/s- oder 10-GBit/s-Basis betrieben werden. Auch lässt sich der Sercos-Master räumlich abgesetzt von den Sercos-Slaves betreiben, so dass Edge-Controller-Konzepte mit zentraler Steuerung dezentraler Peripheriegeräte realisierbar sind. Damit leistet Ethernet TSN einen entscheidenden Beitrag, um die Konvergenz herkömmlicher Echtzeit-Ethernet-Lösungen zu einer einheitlichen, standardisierten und durchgängigen Netzwerkinfrastruktur herbeizuführen.
Wie sieht die Roadmap von Sercos International in puncto Verbindung von Sercos mit TSN und OPC UA aus? Was ist schon unter Dach und Fach, was soll noch getan werden?
Wie bereits oben erläutert, haben wir eine OPC UA Companion Specification erarbeitet, die die Abbildung der Sercos-Dienste und -Daten auf entsprechende OPC-UA-Mechanismen festlegt. Damit stehen die von Sercos spezifizierten Prozess- und Gerätedaten einheitlich und herstellerübergreifend nicht nur lokal über das Sercos-Netzwerk, sondern auch über eine beliebige übergeordnete Netzwerkinfrastruktur via OPC UA zur Verfügung.
Es gibt jedoch einen weiteren interessanten Anwendungsfall, nämlich die Nutzung von OPC UA zum Informationsaustausch mit einzelnen Feldgeräten, ohne auf Echtzeit und schnelle Datenübertragung verzichten zu müssen. Hier kommt die Multiprotokolleigenschaft des Sercos-Übertragungsverfahrens ins Spiel. Denn damit ist es möglich, OPC UA parallel zur Sercos-Echtzeitkommunikation zu übertragen. Ein OPC-Server oder auch OPC-Client lässt sich somit direkt in Sercos-Feldgeräte wie Antriebe, E/A-Stationen oder Sensoren integrieren. Das OPC-Protokoll wird direkt zu dem jeweiligen Sercos-Slave-Gerät durchgeroutet, ohne die Sercos-Echtzeitcharakteristik zu beeinträchtigen. Die Kommunikationsfähigkeit zwischen einem OPC-Client und einem OPC-UA-Server bleibt wegen des Sercos-Übertragungsverfahrens – Koexistenz, kein Tunneln – auch bei deaktivierter Sercos-Kommunikation vollkommen erhalten.
Die im November 2015 gegründete TSN-Arbeitsgruppe unter dem Dach von Sercos International untersucht aktuell die maßgeblichen Eigenschaften des zukünftigen Echtzeitstandards IEEE 802.1 TSN, und zwar besonders hinsichtlich der erreichbaren Performance – Datendurchsatz, Durchlaufzeiten und Echtzeitcharakteristik – sowie des erforderlichen Netzwerk-Managements in unterschiedlich aufgebauten Netzwerken. Die Ergebnisse werden dann analysiert, um daraus mögliche Implementierungs- und Migrationskonzepte für verschiedene Anwendungsszenarien abzuleiten.
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