Time Sensitive Networking im Fokus

Offene Ethernet-Technologie CC-Link IE TSN

| Autor / Redakteur: Katharina Juschkat / Andreas Donner

CC-Link IE TSN kombiniert Time Sensitive Networking – kurz TSN – mit Gigabit-Bandbreite, um anspruchsvolle Industrie 4.0-Anwendungen zu unterstützen.
CC-Link IE TSN kombiniert Time Sensitive Networking – kurz TSN – mit Gigabit-Bandbreite, um anspruchsvolle Industrie 4.0-Anwendungen zu unterstützen. (Bild: CC-Link)

Die CC-Link Partner Association stellte auf der Hannover Messe die Ethernet-Technologie CC-Link IE TSN in den Mittelpunkt – die Technologie kombiniert Gigabit-Bandbreite mit Time Sensitive Networking.

Die auf der SPS IPC Drives 2018 vorgestellte, offene Industrial-Ethernet-Technologie CC-Link IE TSN kommt voran: Auf der diesjährigen Hannover Messe hat die CC-Link Partner Association (CLPA) die Entwicklungsoptionen vorgestellt.

CC-Link IE TSN kombiniert Time Sensitive Networking – kurz TSN – mit Gigabit-Bandbreite, um anspruchsvolle Industrie 4.0-Anwendungen zu unterstützen. Die CLPA kündigt viele Optionen für die Geräteentwicklung an, die von Industrieunternehmen und CLPA-Partnern angeboten werden. Diese Unternehmen haben bereits Plattformen mit breiter Akzeptanz auf dem Markt und können deshalb Automatisierungsanbieter unterstützen, die ihre Produkte mit CC-Link IE TSN-Konnektivität ausstatten möchten.

Partner sind bisher die Firmen Hilscher, HMS, Mesco, Mitsubishi Electric, Port, Renesas und Sila Embedded Solutions.

Weitere Partner sollen folgen. Damit will die CLPA unabhängig davon sein, welchen Plattformanbieter ein Komponentenhersteller in seinen Produkten verwendet.

Die CLPA verspricht, dass es unabhängig von der Art der verfolgten Produktentwicklung eine passende CC-Link-IE-TSN-Lösung geben wird. Komponenten können daher für die 100-Mbit- oder Gigabit-Ethernet-Übertragungsschicht entwickelt werden. Ergänzt wird das durch Lösungen auf Basis von Hardware oder Software. Das letzte Puzzlestück ist die Möglichkeit, mithilfe dieser Optionen Master- oder Slave-Geräte zu entwickeln, sodass alle Konzepte umsetzbar sind.

Die Möglichkeiten von CC-Link IE TSN
Die Möglichkeiten von CC-Link IE TSN (Bild: CC-Link)

Wofür man CC-Link IE TSN braucht

Das datengetriebene Konzept der Industrie 4.0 beflügelt wichtige Entwicklungen in allen Industriezweigen. Durch systematische Nutzung von Maschinen- und Prozessdaten können Hersteller wertvolle Erkenntnisse für die generelle Optimierung ihres Unternehmens gewinnen, beispielsweise durch höhere Produktivität, größeren Durchsatz, bessere Produktqualität und höhere Verfügbarkeit.

Doch wie kommt man an diese Daten? In der Praxis geht es um eine Erhöhung der Prozesstransparenz. Hierfür verwendet man eine große Anzahl smarter, miteinander verbundener Geräte, die relevante Daten generieren, weitergeben und analysieren. Diese Geräte müssen in ein ebenso smartes, offenes und effizientes Netzwerk eingebunden sein, um Daten an Edge-Server und übergeordnete Systeme zu übertragen und daraus Prozesswissen für rationale Entscheidungen gewinnen zu können.

Diese Anforderung steht hinter der Entwicklung von CC-Link IE TSN, das auf vorhandener Gigabit-Industrial-Ethernet-Technologie CC-Link IE aufbaut und diese um die Funktionalitäten von Time Sensitive Networking (TSN) erweitert.

Zeitkritische Daten schneller transportieren

TSN ist eine neue Technologie, die das „Institute of Electrical and Electronics Engineers“, bekannt als IEEE, standardisiert hat, um den Ethernet-Determinismus zu verbessern. Konkret übernimmt CC-Link IE TSN die TSN-Standards IEEE 802.1AS – „Timing and Synchronisation for Time-Sensitive Applications“ und IEEE 802.1Qbv – „Enhancements for Scheduled Traffic“.

Auf diese Weise kann die Lösung jedes Gerät im Netzwerk präzise synchronisieren und dringenden zyklischen Datenverkehr gegenüber weniger zeitkritischem, transienten Datenverkehr ohne Leistungsverlust priorisieren. So können sich fertigende Unternehmen auf eine leistungsfähige Integration der Steuerungs-, Sicherheits- und Motion-Datenströme im selben Netzwerk verlassen, sogar im Falle besonders anspruchsvoller Motion-Control-Anwendungen, deren Zykluszeiten sich in μs bemessen.

In Kombination mit 1 Gbit Bandbreite, wie CC-Link IE TSN sie bietet, steht ausreichend Kapazität für die Daten von Industrie 4.0 zur Verfügung.

Offene Ethernet-Plafform ohne festes Herstellersystem

Die optimale Kommunikationsgeschwindigkeit hilft unter Umständen wenig, wenn die einzelnen Netzwerkkomponenten nicht zusammenarbeiten, z.B. aufgrund unterschiedlicher geschlossener, proprietärer Standards und Netzwerkprotokolle. CC-Link IE TSN ist als offene Ethernet-Plattform konzipiert, die nicht an ein bestimmtes Herstellersystem gebunden ist. Durch die Einhaltung der offenen TSN-Standards fördert diese jüngste Technologie der CLPA offene Netzwerke in noch stärkerem Maße.

Die Fähigkeit von TSN, zyklische und transiente Daten in einem einzigen Netzwerk gleichermaßen zu handhaben, bietet eine Konnektivitätssteigerung, die die Hürde zwischen der Informationstechnologie (IT) und der Betriebstechnik (OT) im Unternehmen überwindet. CC-Link IE TSN bietet somit barrierefreien Datenfluss zu allen Unternehmensebenen.

Ein weiteres wichtiges Werkzeug für maximale Konnektivität ist das umfassende Entwicklungsökosystem für CC-Link-IE-TSN-fähige Ethernet-Geräte. Insbesondere ist diese Netzwerktechnologie TCP/IP-kompatibel und arbeitet mit anderen Ethernet-basierten Geräten, Infrastrukturen sowie Protokollen zusammen. Durch Unterstützung unterschiedlicher Kommunikationsgeschwindigkeiten in Kombinationen mit hardware- und softwarebasierten Mastern und Slaves können Hersteller Lösungen implementieren, die auf Bedürfnisse optimal angepasst sind und in vorhandene Produkte implementiert werden können.

Netzwerk bietet intelligente Funktionen

Das Netzwerk ermöglicht effiziente Prozessabläufe und unterstützt eine Reihe smarter Funktionen. Zunächst einmal ist es durch die von TSN angebotene Synchronität möglich, tiefere Einblicke in den Systembetrieb zu gewinnen. Dadurch kann die Fehlersuche beschleunigt und Ausfallzeiten verringert werden. Darüber hinaus sind zusätzliche Analysen wie KI-basierte vorausschauende Instandhaltung möglich.

Zweitens können Geräte in einem CC-Link-IE-TSN-Netzwerk mit dem Simple Network Management Protocol (SNMP) diagnostiziert werden. Somit kann auf spezielle Tools zur Erfassung von Statusinformationen verzichtet werden.

Außerdem baut die Netzwerktechnologie auf dem Control & Communication System Profile (CSP+) der CLPA auf, das es ermöglicht, einzelne Geräte in einem Netzwerk durch ein Profil zu definieren. Das soll Engineeringzeit einsparen. Konfiguration und Wartung werden vereinfacht und automatisiert. Die CLPA hat dieses Konzept in Form von „CSP+ for Machine“ erweitert. Dabei wird eine gesamte Maschine wie ein Einzelgerät betrachtet und die Prozessdaten über OPC UA, was Prozesstransparenz schaffen soll.

Dieser Beitrag stammt von unserem Schwesterportal Elektrotechnik.

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