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Industrielle Kommunikation

Wago rüstet sich für Time Sensitive Networking (TSN)

11. November 2019, 08:00 Uhr   |  Sascha Rentzing

Wago rüstet sich für Time Sensitive Networking (TSN)
© Wago

Ethernet TSN soll im Maschinen- und ­Anlagenbau in Zukunft eine durchgängige Kommunikation ohne Gateways und Brüche ermöglich. Zur SPS bringt Wago zwei neue Automatisierungssysteme auf den Markt, mit denen Anwender alle Vorteile des erweiterten Ethernet-Standards nutzen können.

Was zeichnet das Time-Sensitive Networking (TSN) aus? Experten schätzen dessen Vielseitigkeit. TSN stellt eine Technologie zur Verfügung, die zum einen die neuesten Kommunikationsmechanismen enthält und zum anderen auf allen Ebenen einer Automatisierungslösung einsetzbar ist. In dieser Erweiterung des Ethernet-Standards werden große Vorteile für die Automatisierung gesehen. Manche Experten glauben sogar, dass TSN einen Paradigmenwechsel in der industriellen Kommunikation einleiten kann.

Nach Ansicht von Dr. Thomas Holm, Innovations-Chef bei Wago Kontakttechnik, werden bei TSN bisher allerdings primär die steigende Übertragungsgeschwindigkeit  sowie die Übertragungsleistung in den Vordergrund gestellt: „Welche entscheidenden Vorteile TSN darüber hinaus für die Industrie bereithält, kommt in der Diskussion und Berichterstattung meines Erachtens oft zu kurz.“

Dr. Thomas Holm
© Wago

"Im Zusammenspiel von deterministischer Kommunikation und einheitlicher Semantik liegt der ‚Missing Link‘ für viele Zukunftsfragen der Auto­matisierung.", so Dr. Thomas Holm, Wago Kontakttechnik.

Thomas Holm zufolge müsse das Konzept der Ethernet-Erweiterung und die Vision dahinter ganzheitlich betrachtet werden. Dann merke man schnell, welche grundlegenden Veränderungen TSN für die Kommunikationstechnik bringe: „Erst wenn es möglich ist, dass Geräte über Standard-Ethernet mit TSN-basierten Produktionsstrukturen kommunizieren, lässt sich auch wirklich die klassische Automatisierungspyramide mit ihren auf die Ebenen gekapselten Technologien auflösen.“

Im Kontext von Industrie 4.0 wird diese Auflösung bereits seit einigen Jahren als Ziel beschrieben. TSN biete die Basis, damit aus der Feldebene heraus direkt mit jedem Gerät auf anderen Ebenen kommuniziert werden kann, ohne wie bisher auf Gateways zugreifen zu müssen oder die Kommunikationstechnologien komplett zu verändern. Zwar werde ebenfalls darüber diskutiert, dass die Durchgängigkeit einer Netzwerk-Infrastruktur auch neue Herausforderungen mit sich bringe, zum Beispiel in Bezug auf Cyber-Security oder Funktionale Sicherheit. „Im Endeffekt ist sie aber eine der Schlüsselfertigkeiten von TSN“, so Holm.

Der Wago-Innovationsexperte sieht einen weiteren wichtigen Aspekt bei TSN: „Die Erweiterung von Ethernet ist richtig und gut – wirklich mächtig wird sie aber erst im Zusammenspiel mit OPC UA, das als semantischer Counterpart von TSN fungieren kann. Im Zusammenspiel von deterministischer Kommunikation und einheitlicher Semantik liegt der ‚Missing Link‘ für viele Zukunftsfragen der Automatisierung.“ Dieses Zusammenspiel ermögliche es, dass sich Geräte, Maschinen und Anlagenteile künftig selbst beschreiben, untereinander verstehen und automatisch passend konfigurieren. Das wiederum ist eine Voraussetzung dafür, dass modulare Ansätze im Maschinen- und Anlagenbau in der Praxis tatsächlich ‚zum Fliegen‘ kommen können.

Was müssen Betreiber von Produktionsanlagen nun in die Wege leiten, damit sie die Vorteile von TSN in Zukunft nutzen können? Sie müssen sich, so Holm, zunächst ernsthaft mit dem Thema befassen. Und sie benötigen Automatisierungslösungen, die bereits heute für den Standard vorbereitet sind. Mit dem schnellen IP20 ‚I/O System Advanced‘ und dem ‚I/O System Field‘ für Anwendungen in der Schutzart IP67 bringt Wago aktuell zwei Systeme auf den Markt, mit denen die Mindener Themen wie OPC UA und TSN ein Gesicht geben wollen. Das ‚I/O System Advanced‘ ist eine komplette Neuentwicklung. Einsatzort soll der Maschinen- und Anlagenbau sein, bei dem hohe Anforderungen an die Echtzeit-Fähigkeit gelten. Wert gelegt wurde darum auf geringste Latenz. Durch das Gateway zum existierenden I/O-System der Serie 750/753 mit seinen 500 I/O-Modulen sind die Vorteile aus den Systemen kombinierbar. Das ‚I/O System Advanced‘ ergänzt damit das bestehende 750er-System und bietet darüber hinaus ein neues Design sowie eine komfortable und fehlervermeidende Mechanik.

Die kurze Latenz des Advanced-Systems und die damit verbundene hohe Synchronität zwischen Eingangs- und Ausgangssignalen werden mit einem neuentwickelten internen Kommunikationsbus erreicht. Damit ist es möglich, schnelle Ethernet-Feldbusse wie Profinet, Ethercat und Ethernet/IP zu nutzen. Insbesondere wurde Wert auf Kompatibilität zu TSN gelegt. So verfügt das System zum Beispiel über die Möglichkeit, die Zeitdomäne des Kommunikationsnetzwerks direkt bis in die I/O-Ebene zu synchronisieren.

I/O-System
© Wago

Kompatibilität zu TSN gelegt bedeutet unter anderem die Möglichkeit, die Zeitdomäne des Kommunikationsnetzwerks direkt bis in die I/O-Ebene zu synchronisieren.

Außerdem ermöglicht das System eine einfache und sichere Handhabung bei der Montage und Demontage von I/O-Modulen und -Knoten. Das bedeutet konkret: I/O-Module werden ausnahmslos von oben gesteckt und durch stabile Führungen und Messerkontakte sicher miteinander verbunden. Es bestehen umfangreiche Beschriftungs- und verschiedene Codierungsmöglichkeiten, damit Stecker und I/O-Module immer richtig positioniert werden. Die Hutschienenverriegelung schließt selbsttätig, wenn ein Modul auf die Hutschiene gesetzt wird – eine weitere manuelle Tätigkeit des Anwenders ist nicht notwendig. Auch das Aufrasten und Entfernen ganzer Knoten auf beziehungsweise von der Hutschiene ist möglich. So gibt es beispielsweise dreiteilige I/O-Module mit steckbarer Verdrahtungs­ebene und wechselbarer Elektronik. Der Stecker der Verdrahtungsebene rastet mit einem deutlich hörbaren Klick ein. Dadurch weiß der Anwender, dass er ­diesen richtig gesteckt hat.

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2. Bewährte PFC-Technik bildet die Basis

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