Echtzeit-Ethernet bis in den Drehgeber SORTE könnte die etablierten Drehgeber-Protokolle ersetzen

Fähigkeiten und Anforderungen des SORTE-Protokolls

smrterWorld: Könnte das SORTE-Protokoll auch die Sensor/Aktor-Punkt-zu-Punkt-Verbindung IO-Link ersetzen?

Thomas Mauer: Ja, SORTE könnte auch an die Stelle von IO-Link treten, denn IO-Link erreicht eine minimale Zykluszeit von 400 µs und ermöglicht maximal 20 m Kabellänge, wohingegen SORTE mit 4 µs Zykluszeit und standardmäßig 100 m Kabellänge punktet. Das separate IO-Link-Kabel würde dann ebenfalls überflüssig.

smarterWorld: Welchen Platz soll das SORTE-Protokoll in solchen Systemen einnehmen?

Thomas Mauer: OPC UA TSN ist nicht für die Kommunikation bis zur untersten Ebene vorgesehen, auf der Analogkomponenten Daten und Signale übertragen, sondern eher für die Kommunikation von Steuerung zu Steuerung oder von der Steuerung zur Cloud. Das SORTE-Protokoll dagegen soll die digitale Echtzeitkommunikation von der I/O-Ebene auf die unterste Ebene, also die der Sensoren und Aktoren, hinunterbringen. Es soll also ein Vehikel bilden, um OPC-UA-TSN-Netzwerke besser als bisher mit Informationen von der untersten Ebene zu füttern, auch in Echtzeit.

smarterWorld: Wird sich TSN jemals für Echtzeit-Motion-Control eignen, die Domäne des SORTE-Protokolls?

Thomas Leyrer: Nein, TSN ist dafür nicht konzipiert, weder gemeinsam mit OPC UA noch allein. OPC UA erreicht nach dem jetzigen Stand Zykluszeiten von 4 bis 10 ms, die wohl auch auf Basis von TSN nicht viel kürzer werden. Bei TSN erscheinen mir Zykluszeiten von 31,25 oder gar 4 µs illusorisch, weil es auf Standard-Ethernet-TCP/IP beruht. TSN wird nie eine solche Echtzeit-Performance erreichen wie die in puncto Zykluszeiten leistungsfähigsten Echtzeit-Ethernet-Protokolle: Es fußt nämlich auf Standard-Ethernet-TCP/IP, im Gegensatz zu Echtzeit-Ethernet-Protokollen wie etwa Profinet IRT v2.3, die direkt vom Applikationsspeicher auf Ethernet-Pakete gehen – ohne TCP-IP- oder UDP-Network-Stack.

smarterWorld: Erfordert das SORTE-Protokoll Spezial-Hardware?

Thomas Leyrer: Der Protokoll-Stack ist als Firmware in der programmierbaren Einheit PRU-ICSS (Programmable Real-Time Unit And Industrial Communication Subsystem) der „Sitara“- und „KeyStone“-Prozessoren von TI niedergelegt. Die PRU-ICSS kann die Stacks von mehreren Industrial-Ethernet-Protokollen oder auch von OPC UA beherbergen; je nach Anwendung und an der Kommunikation beteiligter Hardware lassen sich die Protokolle on-the-fly laden. Ein Automatisierungsgerät mit integriertem „Sitara“- oder „KeyStone“-Prozessor kann also beispielsweise das Profinet-Protokoll automatisch laden, wenn das Gerät mit einer „Simatic“-Steuerung von Siemens verbunden wird. Mit dem PRU-ICSS ausgestattete Prozessoren können folglich auch als Gateways dienen, etwa zwischen Profinet und EtherCAT oder auch zwischen SORTE und einem anderen Echtzeit-Ethernet-Protokoll einschließlich TSN.

smarterWorld: Ist das PRU-ICSS schon TSN-fähig?

Thomas Mauer: Das PRU-ICSS als Prozessor-Bestandteil kann den TSN-Protokoll-Stack aufnehmen. Momentan finden Entwicklungsarbeiten statt, um das TSN-Protokoll per Firmware auf dem PRU-ICSS laufen zu lassen. Der Übergang vom OPC UA über TSN zum SORTE-Protokoll wird mit Bausteinen der Sitara-Familie AM57x über zwei PRU-ICSS als Gateway realisiert.

Das Interview führte Andreas Knoll