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TSN/A Conference 2017

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September 20-21, 2017 | Mövenpick Stuttgart Airport, Germany

Review 2016

Review Industrial Ethernet TSN Kongress 2016


TSN in der Fabrikautomation

Mit Time Sensitive Networks – kurz TSN – kündigt sich ein neuer Standard für die industrielle Kommunikationstechnik an. Rund 160 Fachleute aus der Automatisierungstechnik informierten sich auf dem Kongress „Industrial Ethernet TSN“ am 27. September über den Status quo des sich abzeichnenden Echtzeit-Standards.

Warum braucht es TSN in der Fabrikautomation? Ist TSN ‚das‘ Allheilmittel für die künftige Industrie-Kommunikation? Wird TSN in Verbindung mit OPC UA die Feldbusse ersetzen? Gibt es bereits Geräte-Prototypen? Diese und weitere Fragen bildeten den inhaltlichen Rahmen des eintägigen Kongresses in Stuttgart.

Einen Blick über den Tellerrand der Fabrikautomation gewährt Georg Kopetz, Vorstand und Mitgründer von TTTech in seiner Keynote. Er erläutert, wie sein Unternehmen derzeit schon deterministisches Ethernet auf Basis von TSN in Schlüssel-Industrien wie der Automobilindustrie oder der Energiewirtschaft implementiert. Dabei zieht er anschaulich Parallelen der Vernetzung im Automobil und der Fabrik der Zukunft. In beiden Fällen „sind die Themen Cloud, Fog Computing, Security Gateway und High Speed Networking die Technologietreiber der elektronischen Architekturen“, ist sich Kopetz sicher: „Dabei wird sich parallel zum Automobil die Steuerungsarchitektur in der Industrie verändern – die SPS etwa löst sich von der Hardware!“, ist sich Kopetz sicher. Da sich insbesondere die zu erwartenden hohen Stückzahlen im Automobilbau kostensenkend auf die Chipkosten auswirken dürften, rechnet er mit einer schnelleren Durchsetzung der Technologie als es insbesondere die Akteure der Industrieautomation bis dato gewohnt sind.
Heinrich Munz, Lead Architect Industrie 4.0 bei Kuka, fügt in der Funktion des Moderators den Ausführungen von Georg Kopetz noch hinzu, dass TSN nur die Echtzeit-Fähigkeit auf dem Layer 2 des ISO/OSI-7-Schichtenmodells definiere. Um eine herstellerübergreifende Interoperabilität der Automatisierungskomponenten in der Fabrik der Zukunft zu erreichen, ist es seiner Überzeugung nach unabdingbar, oberhalb von TCP(UDP)/IP und TSN noch OPC UA mit semantischen Servicebeschreibungen zu etablieren.

Die Kombination TSN plus OPC UA

Stefan Hoppe, Vicepresident der OPC-Foundation führt den Gedanken TSN plus OPC UA im Detail aus: „Eine bloße Tunnelung des bunten Zoos an Protokollen via TSN hilft nicht wirklich“, ist seine Überzeugung. Auch ein reiner Transport von Bits und Bytes via OPC UA und TSN sei nicht der Schlüssel – das sei schon der belegte Nutzen der etablierten Feldbusse. Die aufkommenden Trends der Automation verlangten vielmehr nach einer Service-orientierten Architektur – kurz SoA – und das nahezu überall! Seine These unterstreicht Hoppe anhand von Automatisierungs-Beispielen, die das Zusammenspiel unterschiedlichster Automatisierungskomponenten via OPC UA und TSN zeigen.

Durch „die Etablierung von TSN in Verbindung mit OPC UA wird in der industriellen Automation kein Stein auf dem anderen bleiben“, ist sich auch Stefan Schönegger von B&R sicher. Seiner Meinung nach wird sich insbesondere die Steuerungstechnik signifikant verändern. Auch er sieht den Wandel der Automatisierungspyramide hin zu einem hierarchiefreien Industrial Internet of Things. Diese Überzeugung zieht Schönegger aus den Erfahrungen, die B&R derzeit mit den Technologien macht. Einerseits durch das Engagement in diversen Arbeitsgruppen – etwa der OPC-UA-Arbeitsgruppe für PubSub und TSN beziehungsweise entsprechenden Arbeitsgruppen bei der OMAC/CPG und VDMA/Euromap. Andererseits führen die Erfahrungen, die das Unternehmen durch die Beteiligung an dem TSN-Testbed des Industrial Internet Consortium (IIC) mittlerweile gewonnen hat, in der Konsequenz dazu, dass B&R konkrete TSN-Pläne hat: Der Technologie-Roll-out von OPC UA und TSN auf allen Steuerung soll im kommenden Jahr erfolgen; auch das X20-IO-System wird im Jahr 2017 einen entsprechenden Produkt-Roll-out erfahren.

Erste TSN-Geräte

Über erste Erfahrungen realisierter TSN-Produkte berichtet Stephan Kehrer, Technologies Manager bei Hirschmann/Belden. Zur Hannover Messe stellte sein Unternehmen erste Switches auf TSN-Basis vor. Sein Fazit: „TSN ist heute Realität.“ Dank der Veröffentlichung zentraler Standards sei TSN bereits jetzt nutzbar, auch wenn Teile der letztendlichen Norm noch nicht fixiert seien. Ausführlich schildert er die Implementierungsabwägungen, die Hirschmann bei der Geräte-Entwicklung zu berücksichtigen hatte: Wann macht es Sinn, ein FPGA zur Realisierung von TSN zu verwenden und wann ist es geschickter, auf Standard-Silizium zu setzen? Welcher der elf Teilstandards hat einen wie hohen Hardware- beziehungsweise Software-Anteil? Welche zusätzlichen Kriterien sind bei der Geräte-Entwicklung noch zu berücksichtigen? – Und wie reagiert der Kunde auf die TSN-fähigen Geräte? „Die Kunden sind sensibilisiert,“ berichtet Kehrer, „wir haben seit Hannover eine starke Nachfrage von Anwendern, wie wir es nicht erwartet hatten!“ 

Was passiert mit den Feldbussen?

Eine Frage, die während des Tages immer wieder aufkommt: Inwiefern wird TSN die etablierten Feldbusse verdrängen? Nicht gerade beruhigend auf die Feldbus-Klientel wirkt eine Folie, die Heinrich Munz schon zu Beginn der Veranstaltung auflegt: Darauf ist zu sehen, dass Intel die mit TSN erreichbaren Zykluszeiten bei unter 10 µs sieht. Solche Werte lassen auch Echtzeit-Spezialisten wie Profinet IRT und Sercos (beide bis 31,25 µs) nicht gerade gut aussehen. Und dennoch: Christian Schlegel von HMS und Peter Wenzel von der Profibus Nutzerorganisation sehen die Feldbus-Systeme nicht am Ende. „Der eigentliche Wert der etablierten Feldbusse und Industrial-Ethernet-Systeme liegt doch in den etablierten Ökosystemen, der Interoperabilität und der Anwendbarkeit!“, argumentiert Schlegel. Peter Wenzel ergänzt: „Wir können überleben, wenn wir das Richtige machen – und wir machen seit 27 Jahren das Richtige!“ Er verweist darauf, dass die PNO mit der OPC Foundation insbesondere in puncto Verwaltungsschale kooperiere und dass durchaus vorstellbar wäre, dass es zukünftig seitens der PNO Hardware-Unterstützung gibt, die neben IRT und RT auch TSN anbietet.

Industrial Ethernet TSN Kongress 2016 l Video


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Erste TSN-Produkte waren live in der begleitenden Ausstellung zu erleben. Innovasic etwa hat TSN im Evaluierungskit gezeigt, im Zusammenspiel mit einer Simatic S7 und Profinet.

Heinrich Munz, Kuka: „Für die Umsetzung von Industrie 4.0 brauchen wir ‚einen‘ Standard in der Machine-to-Machine-Kommunikation. Wir sind überzeugt, mit OPC UA und TSN einen solchen gefunden zu haben.“
 

Thomas Leyrer, Texas Instruments: Die Sitara-Prozessoren von TI werden TSN unterstützen – ab dem 1. Halbjahr 2017.

Georg Kopetz, TTTech: „Parallel zum Automobil verändert sich die Steuerungsarchitektur in der Industrie – die SPS etwa löst sich von der Hardware!“

Stefan Schönegger, B&R: „Wenn sich TSN in Verbindung mit OPC UA etabliert, bleibt in der Automation kein Stein auf dem anderen!“

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