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Die Konfiguration

18. Juni 2020, 10:30 Uhr   |  Meinrad Happacher

Die Konfiguration
© TTTech Industrial

Time-Sensitive Networking muss gleichsam für Maschinenbauer und Automatisierer eine einheitliche Kommunikationsplattform bieten – die TSN-Konfiguration muss dabei beide Welten konfliktfrei unterstützen. Wie und mit welchem Ansatz kann das gelingen?

TSN ist keine eigenständige Kommunikationstechnologie, sondern bietet eine Fülle neuer Features für Ethernet: Erweiterungen in Bereichen wie Echtzeit-Fähigkeit und Kommunikationslatenz, Synchronisation, Robustheit und Konfiguration. Insgesamt umfasst TSN derzeit gut ein Dutzend veröffent-lichter IEEE-Standards, einige davon sind für Anwendungen in der Industrie-automatisierung relevant. Daher wurden Initiativen gestartet, um herstellerunabhängige interoperable Komponenten und Methoden für industrielle Kommunikationsnetzwerke und das ‚Internet der Dinge‘ (IoT) zu standardisieren. Aktuell geschieht das in der IEC 60802 und in der OPC Foundation Field Level Communication (FLC).
Gerade im Bereich des industriellen Edge Computing, wo die Grenzen zwischen Cloud- beziehungsweise IT-Infrastruktur und den Produktions-anlagen und Maschinensteuerungen verschwimmen, ist eine solche Erweiterung von Ethernet hochinteressant. Mit TSN wird es möglich, die Flexibilität und Offenheit von IT-Netzwerken mit der Zuverlässigkeit und dem Determinismus von Feldbus-Protokollen durch eine einzige Technologie und sogar in einem einzigen Netzwerk zu kombinieren. Dadurch wird die Gesamtarchitektur optimiert und vereinfacht, anstatt für jede Anwendung eine spezielle Technologie einzusetzen und durch Gateways zu verbinden.

Ethernet wird in der Industrieautomatisierung nicht nur als Basis für verschiedene Feldbus-Technologien verwendet, sondern auch in vielen industriellen Anwendungen als Unmanaged Ethernet eingesetzt. In so einem Netzwerk kommt eine der Stärken von Standard-Ethernet zum Tragen: die ‚verteilte Intelligenz‘ von Ethernet-Protokollen wie Address Learning und Spanning Tree, mit denen das Netzwerk ohne Anwendereingriff die Endgeräte, Pfade und sogar Probleme – etwa Verbindungsfehler – im Netzwerk lernt, diagnostiziert, und entsprechend konfiguriert.

Im Laufe der Zeit hat das IEEE eine ganze Reihe solcher Protokolle standardisiert; zahlreiche Hersteller von Ethernet Switches haben diese umgesetzt, sodass für viele Anwendungsfälle ein Ethernet-Netzwerk aus Unmanaged Switches ausreichend Leistung und Robustheit bietet. Den Anwendern sind hierbei in der Regel die dynamischen Eigenschaften der Ethernet-Mechanismen bewusst, etwa wie langes es dauert, bis ein Netzwerk im Hochlauf die für die Kommunikation notwendigen Routen ‚gelernt‘ hat, oder bis ein Verkabelungsfehler erkannt und eine Alternativroute durch das Netzwerk etabliert ist. Daher werden an diese Mechanismen auch keine Anforderungen bezüglich Garantien und Determinismus gestellt.

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1. Die Konfiguration
2. Drei Anwendungsfälle von Ethernet
3. Welche Elemente sind konfigurationsrelevant?

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