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Antriebstechnik: Ethernet TSN statt Feldbus?

Fortsetzung des Artikels von Teil 3.

Was bleibt vom Feldbus?

Nach heutigem Stand ist zu erwarten, dass sich die Fokussierung auf Ethernet-basierte Bussysteme in der Automatisierungstechnik wie in weiteren Branchen – zum Beispiel Automotive – fortsetzt. Im Rahmen der bevorstehenden Veröffentlichung des Pub/Sub-Modells von OPC UA verspricht die Kombination mit TSN die bisher mangelnde Eignung für Echtzeit-Daten aufzuheben. Es bleibt damit jedoch die Aufgabe, bestehende Geräteprofile auf diese neue Kommunikationsinfrastruktur zu portieren – möglichst unter Berücksichtigung der Kompatibilität zu Altgeräten und -Anlagen.

Viele der heute verbreiteten Feldbusse bringen Vorgaben zur Netztopologie mit und schränken damit die Anordnung und Verdrahtung der Teilnehmer ein. Weiter sind gegebenenfalls geforderte redundante Verbindungen nicht wahlfrei möglich, sondern auf solche Topologien beschränkt, die der Feldbus vorsieht – zum Beispiel Ringe. Mit der Nutzung von TSN-Ethernet als Transportschicht fallen derartige Einschränkungen weg. Insgesamt ist aufgrund der herstellerunabhängigen Standardisierung und der branchenübergreifenden Bedeutung mit einem raschen Zuwachs kompatibler Chipsätze und Protokolle zu rechnen.

Vor diesem Hintergrund ist zwar nicht davon auszugehen, dass der klassische Feldbus schon morgen aus der Fabrikhalle verschwunden sein wird. Allerdings ist jetzt der richtige Zeitpunkt, darüber nachzudenken, was TSN für die unterschiedlichen Akteure bedeuten wird und entsprechende Strategien vorzubereiten. Relevante Aspekte sind:

  • Konvergente Netzwerke mit gleichzeitig hoher Bandbreite und Echtzeitgarantie
  • Natives Ethernet statt proprietärer Kommunikationsprotokolle
  • Herstellerunabhängig, zukunftssicher und kostengünstig
  • Flexible Netztopologien und Redundanz

Gleichzeitig bietet die industrielle Kommunikation noch eine Vielzahl bisher ungelöster Herausforderungen: Von standardisierter Datenbeschreibung über Engineering und Monitoring bis hin zu Safety und Security sind noch etliche Fragen offen. Um derartige Fragen unter praxisnahen Gesichtspunkten zu klären, auszuprobieren und Musterlösungen zu schaffen, plant das ISW die Gründung einer entsprechenden Interessengemeinschaft ‚TSN for Automation‘ für die praktische Anwendung von Echtzeit-Ethernet (http://www.tsn4automation.com). Vorgesehen sind unter anderem unterschiedliche Veranstaltungen zum Expertenaustausch beziehungsweise zur Anwenderschulung, die Bereitstellung von Best Practices und Referenzimplementierungen sowie die gemeinsame Nutzung eines TSN-Labs.

Autoren:
Florian Frick befasst sich am ISW mit innovativen Plattformen für die Automatisierungstechnik;
Peter Zahn ist am ISW als Gruppen­leiter für die den Bereich Antriebs-, Regelungs- und Maschinentechnik zuständig.
Armin Lechler ist stellvertretender Institutsleiter am ISW tätig.