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CC-Link: Die sanfte Migration zu TSN und OPC UA

Wie sieht die Migrationsstrategie der Feldbus-Anbieter hin zu einer TSN- und OPC-basierten Kommunikation aus? Mitsubishi und die CLPA beschreiben den Weg für das ­Kommunikationssystem CC-Link.

Die Migration von CC-Link zu TSN Bildquelle: © CLPA Europe

Mitsubishi Electric – ein Hauptakteur der CLPA – setzte anlässlich der SPS IPC Drives im November 2018 ein Zeichen: Zusammen mit 21 Firmen rief das Unternehmen das Field Level Steering Committee unter dem Dach der OPC Foundation ins Leben. Ziel der Gemeinschaft ist, einen Kommunikationsstandard auf Basis von OPC UA und TSN vom Sensor bis in die Cloud zu etablieren. Wie aber sieht die Migrationsstrategie auf dem Weg zu diesem einheitlichen Standard aus?

Performance-optimierte anpassbare Übertragungszyklen Bildquelle: © CLPA Europe

Performance-optimierte anpassbare Übertragungszyklen <32 µs.

Die CC-Link Partner Association (CLPA) und Mitsubishi Electric Japan haben die unterschiedlichen Fortschritte in Amerika und Europa betrachtet und sich dann auf die japanische Tugend des Kaizen, der Verbesserung in kleinen Schritten besonnen. Die TSN-Spezifikationen sind derzeit immer noch im Entstehen, trotzdem wurde bereits jetzt schon CC-Link IE TSN auf Basis der bestehenden Norm-­Veröffentlichungen entwickelt. Somit basiert CC-Link IE auf der TSN-Plattform und kann zukünftige Normungsschritte entsprechend implementieren. 

Aufteilung der Netzwerk-Nutzung für diverse Teilnehmer Bildquelle: © CLPA Europe

Die Aufteilung der Netzwerk-Nutzung für diverse Teilnehmer.

Mit der Weiterentwicklung des bestehenden CC-Link IE ist auch die Kompatibilität zum CC-Link Feldbus gegeben. CC-Link IE TSN als Nachfolger des industriellen CC-Link IE unterstützt nicht nur die Übertragungsrate von 1 Gigabit/s, sondern auch bestehende Systeme mit 100 Mbit/s. Somit können die unterschiedlichsten Anwendungen von schneller Servo- und Roboterkommunikation über die Prozessdatenerfassung bis hin zu Sicherheitsanwendungen miteinander ohne Leistungsverlust kommunizieren und alle Daten stehen transparent zur Weiterverarbeitung zur Verfügung. Die Unterstützung von unterschiedlichsten Kommunikationsprotokollen und Enterprise-Anwendungen ist gegeben. Es erfolgt eine Aufteilung der Netzwerk-Nutzung in Zeitscheiben, die es diversen Protokollen ermöglicht, parallel auf einer Ethernet Verbindung zu kommunizieren. Diese ‚Time-Sharing-Methode‘  wird vom TSN-Master durchgeführt und kontrolliert. Hiermit werden die Probleme der bestehenden Testbeds umgangen und die Vorteile von TSN können schon heute, vor der endgültigen Normung, genutzt werden. Profinet, OPC UA, Ethercat, Ethernet IP und weitere Netzwerke lassen sich gemeinsam mit CC Link IE TSN nutzen. 

Weitere Vorteile von CC-Link IE TSN und TSN: Standard-Netzwerk-Wartungs- und Diagnose-Werkzeuge lassen sich schon nutzen. Dies gilt auch für Netzwerk-Security-Anwendungen. Die Mitarbeiter müssen sich nicht in neue Technologien einarbeiten und sie können die bekannten, kostengünstigen IT-Diagnose-Möglichkeiten verwenden. Durch die synchronisierte Zeitstempelung der Daten ist eine verbesserte Fehlerauswertung gesichert und die ‚Big-Data-Analyse‘ kann mittels der großen Bandbreite über dieselbe Infrastruktur auf allgemeine Datenströme und das industrielle Ethernet zugreifen und optimieren. 

Die bei CC Link IE TSN kleinste Zeitscheibe kann unterhalb von 32 µs liegen. Zeitscheiben mit unterschiedlichen Ausführungszeiten lassen sich parametrieren. Dieses Zeitmanagement ist bei der Normung von TSN derzeit noch offen.
Die spannende Frage ist nun: Wie schnell wird die Normung umgesetzt und die noch bestehenden unterschiedlichen Sichtweisen zwischen Europa und Amerika sowie unter den un-terschiedlichen  Anbietern von Kommunikationstechno-logien angeglichen? Die Organisationen von TSN, OPC UA und Industrie 4.0 arbeiten bei diesem Thema bereits eng zusammen. Mit der Umsetzung des TSN-Standards kommen wir den durchgängigen Wertschöpfungsketten der Industrie 4.0 für neue Geschäftsmodelle einen großen Schritt näher. Die CLPA, Mitsubishi Electric und weitere große Hersteller von Automatisierungslösungen bekennen sich zu TSN und auch zu OPC UA und erleichtern ihren Kunden, die richtige Entscheidung bei der Kommunikationstechnologie zu treffen. Damit die Kunden ihre bestehenden Ethernet-Infrastrukturen auch weiter nutzen ­können, ist CC-Link IE TSN abwärtskom­patibel.

Der nächste Schritt in dieser Digitalisierungsreise wird laut Takayuki Tsuzuki, General Manager Factory Automation Mitsubishi Electric Corporation, folgender sein: „Mitsubishi Electric begrüßt die gemeinsamen Aktivitäten mit dem Ziel, einen neuen Standard für die Kommunikation auf der Feldebene für OPC UA zu definieren. Wir glauben, dass die TSN-Technologie zum Mainstream zukünftiger industrieller Netzwerke werden wird. Mitsubishi Electric wird zur Entwicklung der FA-Branche beitragen, indem es sich aktiv an der Definition eines neuen Standards beteiligt. “

Die Kunden haben es in der Hand, auf die Hersteller von Steuerungen, Sensoren und Aktoren einzuwirken, TSN und auch OPC UA zu integrieren. Je mehr Nachfragen diesbezüglich kommen, umso schneller werden die Anbieter reagieren.

Autoren:
Thomas Lantermann ist Senior Business Development Manager EMEA, Factory Auto­mation, Mitsubishi Electric Europe B.V.;
Peter Dabringhaus ist Business Development Manager DACH & Benelux, CC-Link Partner Association.