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Blaupause für Industrie 4.0
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Vereinheitlichte Kommunikation per TSN
EBV hilft seinen Partner, die passende Applikation zu entwickeln. Ein Beispiel hierfür ist die Kommunikation auf der Fertigungsebene in der Fabrik (Factory Floor) über den zukünftigen Kommunikations-Standard TSN (Time-Sensitive Networking; Tabelle).
Auf der unteren Feldebene erfolgt der Datenaustausch bisher noch über proprietäre Busse wie Profibus und Varan oder über Ethernet-Varianten wie Ethernet/IP, Ethercat, Powerlink, Safetynet-p oder Profinet. Eine Ebene darüber, sprich: auf der Steuerungsebene, versuchen Experten, eine Standard-Kommunikation herzustellen. Da in Fabriken mehrere Maschinen verschiedener Lieferanten parallel arbeiten, mussten diese proprietären Busse über Gateways kommunizieren. Jedes Gateway übersetzt quasi von Profinet auf Ethercat, von Ethercat auf Sercos usw. und bringt dabei eine gewisse Verzögerungszeit in die Echtzeitkommunikation mit ein und auch die Komplexität des Systems erhöht sich.
Sercos III, die dritte Generation der Sercos-Interface-Reihe nach IEC/EN 61491, ist bei der IEC (International Electric/Electrotechnical Commission) zur weltweiten Standardisierung eingereicht worden, um später Teil der internationalen Standards IEC 61800-7, IEC 61784 und IEC 61158 zu werden. Sercos wird weltweit von über 50 Steuerungs- und über 30 Antriebsherstellern aktiv unterstützt. Die Weiterentwicklung des Standards erfolgt innerhalb der Nutzerorganisation Sercos International (SI).
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| Standard | Titel |
|---|---|
| IEEE 802.1ASbt | Verbesserung des Uhrensynchronisationsprotokolls zur Erhöhung der Robustheit ge-gen Störungen |
| IEEE 802.1Qca | Aufbau von redundanten Datenleitungen, um Ethernet-Nachrichten gleichzeitig über mehrere unabhängige Pfade durch ein Netzwerk zu versenden |
| IEEE 802.1CB | Mechanismen, mittels derer ein Empfänger Information aus redundanten Nachrichten extrahiert, d.h. zum Beispiel: Verwendung der ersten Nachricht und Verwerfen der folgenden redundanten Nachrichten (Seamless Redundancy) |
| IEEE 802.1Qcc | Verbesserungen des SRP-Reservierungsprotokolls (Stream Reservation Protocol) |
| IEEE 802.1Qbv | Realisierung von zeitgesteuerter Kommunikation in Ethernet Switches (Time-Aware Shaper) |
| IEEE 802.1AS-Rev | Timing und Synchronisation für zeitkritische Anwendungen |
| IEEE 802.1Qbu | Verfahren, mit dem ein in der Übertragung befindlicher, niedrig priorisierter Frame unterbrochen wird, um einen höher priorisierten bevorzugt zu übertragen (Frame Preemption) |
| IEEE 802.1Qch | Verfahren, bei dem die zeitkritischen Nachrichten pro Zyklus nur zum nächsten Nachbarn weitergeleitet werden (Cyclic Queuing and Forwarding) |
| IEEE 802.1Qci | Per-Stream-Filtern und Überwachen |
| IEEE 802.1CM | Time-Sensitive Networking für Fronthaul |
Standardisierungsgruppen für TSN – Time-Sensitive Networking. (Quelle: IEEE)
Um aber die universelle Verwendung verschiedener Komponenten zu ermöglichen, ist ein einheitlicher Kommunikations-Standard wie TSN wünschenswert, zumal TSN auch eine nahtlose Kommunikation in die oberen Schichten ermöglicht, in denen die MES genannten Manufacturing Execution Systems arbeiten. Typische Vertreter von MES sind Einheiten wie SPS (Speicherprogrammierbare Steuerungen) und SCADA-Systeme (Supervision Control And Data Acquisition). TSN befindet sich derzeit in der Standardisierung durch den IEEE, ist eine Weiterentwicklung des Standards AVB (Audio/Video Bridging) und findet heute vor allem im Automotive-Bereich Anwendung.
EBV Elektronik arbeitet auf Grund der Komplexität von TSN mit Partnern zusammen, die diesen Standard mit unterstützen können. Dabei bündelt EBV in Zusammenarbeit mit diesen Partnern Komponenten wie Prozessoren und Switches zusammen mit den Entwicklungsumgebungen und der erforderlichen Software.
Im Gegensatz zu den hohen Stückzahlen bei den großen Automobil-OEMs sind die Fertigungslose im industriellen Bereich i.d.R. kleiner, so dass eine kostengünstige Entwicklung einer TSN-Lösung ohne entsprechende Partnerschaften und Werkzeug-Kits für viele Unternehmen gar nicht möglich wäre.
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