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Antriebstechnik: Ethernet TSN statt Feldbus?

Alle Anzeichen deuten darauf hin: Ethernet TSN könnte ein wesentlicher Schritt zur Abkehr von proprietären Kommunikations-Protokollen in der Automatisierungstechnik sein – bis hinunter auf die Feldebene, für anspruchsvolle Antriebstechnik-Applikationen.

TSN oder Feldbus Bildquelle: © ISW Stuttgart

Time Sensitive Networking (TSN) steht für eine Reihe von Echtzeit-Erweiterungen des etablierten Ethernet-Standards, welche durch eine IEEE-Arbeitsgruppe (innerhalb IEEE 802.1) spezifiziert werden. Nüchtern betrachtet sind diese Mechanismen für Feldbus-Spezialisten altes Eisen. Längst sind garantierte Echtzeit und eine Synchronisation von Steuerungen, Antrieben oder IOs mit einer Genauigkeit von unter einer Mikrosekunde üblich. Technologisch ist TSN daher nicht revolutionär, sondern eher als vereinheitlichter Werkzeugkasten für unterschiedliche Probleme in der Echtzeit-Kommunikation zu verstehen.

TSN und die Automatisierungspyramide Bildquelle: © ISW Stuttgart

Bild 1: Die Automatisierungspyramide ist heute gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Kommunikations­protokollen. Im Rahmen von TSN wird die Verwendung von Standard-Ethernet prinzipiell über alle Schichten hinweg denkbar.

Heute wird die Echtzeit-Fähigkeit über meist proprietäre Mechanismen erreicht, wodurch die gemeinsame Nutzung einer Netzinfrastruktur durch unterschiedliche Feldbusse und IT-Netze undenkbar ist. Umso beachtlicher ist, dass sich auf der untersten Ebene der Feldbus-Kommunikation in den letzten Jahren Ethernet durchgesetzt hat – eine Technologie, die nicht für oder von der Automatisierungsbrache getrieben wurde.

Zum Potenzial von TSN in der Automatisierungstechnik gibt es inzwischen eine recht positive Prognose. Zumal entsprechende konvergente Netze mit echtzeitfähigem Standard-Ethernet Hersteller-Unabhängigkeit, Kosteneinsparung und neue Freiheitsgrade in der Vernetzung versprechen. In Analogie zur Übernahme der physikalischen Ebene durch Ethernet gehen viele Experten davon aus, dass TSN nun weitere klassische Feldbus-Funktionen übernehmen wird. Große Erwartungen werden hierbei auch in die Verknüpfung mit ‚OPC UA‘ gesetzt, so dass über weite Teile der Automatisierungspyramide (Bild 1) der Transport sowie die Beschreibung der Daten vereinheitlicht sind. Eine häufig vorgebrachte Hoffnung aus dem Bereich des Maschinen- und Anlagenbau ist, dass damit auch die Notwendigkeit zur Unterstützung verschiedenster Feldbusse eingedämmt werden kann.