INNOVATIVE INDUSTRIE
Promotion • Fotos: SG Connect, Hirschmann
APRIL 2018 | INNOVATIONS • NEW BUSINESS 25
(IIoT)“. Sie beschreiben die Vision einer intelligenten
Produktionsumgebung, in der
Fertigungsmaschinen, Fördereinrichtungen
und Werkstücke in ständigem Kontakt zueinander
stehen, um so den Produktionsprozess
automatisiert zu unterstützen. Ermöglicht
wird dies durch eine Zunahme der
Vernetzung der an der Produktion beteiligten
Sensoren und Aktoren sowie durch eine
verstärkte Einbindung der (lokalen) Cloud,
wo beispielsweise virtuelle Speicherprogrammierbare
Steuerungen (SPS) direkt in
den Produktionsprozess eingreifen.
Automatisierungspyramide
im Wandel
Diese Veränderungen wirken sich auch auf
die Modelle aus, auf deren Basis heute Automatisierungsnetzwerke
entwickelt und
geplant werden. Wie in Abbildung 1 dargestellt,
wird sich beispielsweise die bekannte
Automatisierungspyramide langfristig und
in einem stetigen Transformationsprozess
hin zu einer Automatisierungssäule entwickeln.
Bei der Automatisierungssäule müssen
jedoch sowohl die Feld-, als auch die
Verbindungsebene enge zeitliche Anforderungen
an die Datenübertragung erfüllen
können.
Neben den zeitlichen Übertragungsanforderungen,
berechenbare und möglichst
geringe Latenz wie auch Jitter, zeichnet sich
darüber hinaus ebenfalls eine verstärkte
Konvergenz der heute noch parallel innerhalb
einer Produktionsstätte existierenden, unterschiedlichen
Netzwerke ab. Während
also in aktuellen Anlagen zeitkritische Steuerungsinformationen
oftmals über dedizierte
Netzwerke übertragen werden, ist absehbar,
dass diese Daten zukünftig zusammen
mit „Best-Effort“-Daten (z. B. Konfigurations-
und Monitoringinformationen) und Daten
mit „weichen“ Echtzeitanforderungen (z. B.
Videodaten von Überwachungskameras)
über ein gemeinsames Netzwerk übertragen
werden. Auch für solche konvergenten Netzwerkinfrastrukturen
mit teils hohen Bandbreitenbedarfen
auf der Verbindungsebene
und harten sowie weichen Echtzeitanforderungen
auf der Feld- und Verbindungsebene
bietet TSN eine Lösung. Es ist also zu erwarten,
dass TSN eine zentrale Rolle in zukünftigen
Netzwerken für anspruchsvolle und
kritische Anwendungen spielen wird.
Zusammenfassung und Ausblick
Mit TSN wird zum ersten Mal eine deterministische
Datenübertragung mit Ethernet
nach IEEE 802.1 und 802.3 möglich. Das
Funktionsspektrum von TSN erlaubt dabei
dessen Einsatz in den verschiedensten Anwendungsfeldern
mit teils stark unterschiedlichen
Anforderungen an Übertragungslatenz,
Jitter und Ausfallsicherheit. Der Standardisierungsprozess
im Bereich des Time-
Sensitive Networking ist allerdings noch
nicht abgeschlossen und wird voraussichtlich
noch einige Jahre andauern. Entsprechend
befinden sich verschiedene TSNMechanismen
derzeit noch im aktiven Standardisierungsprozess.
Ebenso ist denkbar,
dass zukünftig weitere Mechanismen zur
bereits bestehenden TSN-Familie hinzustoßen
werden. Zentrale Mechanismen der
TSN-Familie wurden jedoch inzwischen fertiggestellt
und konnten bereits erfolgreich
demonstriert werden. Diese Mechanismen,
wie beispielsweise der Time-Aware Scheduler,
können bereits in Produkte integriert
und deren Vorteile sofort genutzt werden.
Ebenso ist durch den IEEE-802-Standardisierungsprozess
die Rückwärtskompatibilität
vollständig gewährleistet: Bereits heute
installierte TSN-Netzwerke können auch in
Zukunft weiterverwendet werden.
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