Konstantin Klein: Ein Netzwerkkabel für die komplette Kommunikation

Gastkommentar | Der Autor Konstantin Klein ist Product Manager Industrial IoT Network Solutions bei B&R.

Maschinenbauer und produzierende Industrie stehen vor einer gemeinsamen Herausforderung: Die steigende Komplexität der Produktion macht ihnen immer mehr zu schaffen. Um mit den einhergehenden Herausforderungen zurecht zu kommen, bedarf es einer neuen Generation an Automatisierungslösungen.

Die industrielle Produktion wandelt sich. Von reinen Massenprodukten geht der Trend hin zu individualisierten Produkten. Die heutigen Produktionslinien, die oft nur auf ein einziges Produkt ausgelegt sind, können diesen Anforderungen nur schwer nachkommen. Um kleine Losgrößen wirtschaftlich zu produzieren, braucht es kleinere und modulare Fertigungseinheiten, die jederzeit neu konfiguriert werden können – schnell und ohne großen Aufwand.

Innovationssprung ermöglichen.

Die Basis um diese Herausforderungen zu bewältigen und eine flexible Produktion real werden zu lassen, ist ein herstellerübergreifender Netzwerkstandard. Nur mit einem einheitlichen echtzeitfähigen Netzwerk, das interoperabel ist und die Standards der IT mit den Standards der Industrie vereinheitlicht, ist der Sprung hin zu Innovationen für die Produktion von kleinen Losgrößen für Maschinenbauer erreichbar.

Nur eine Schnittstelle.

Mit einem offenen Standard wird aus der Vielzahl an Protokollen ein einziges mit nur einer Schnittstelle. Diese Schnittstelle tauscht standardisierte Daten mit den Netzwerkteilnehmern aus. Führende Hersteller von Automatisierungs- und Informationstechnik setzen hierbei auf die herstellerunabhängige Kommunikationslösung OPC UA over TSN. Bisher musste der Maschinenbauer eine Vielzahl an Schnittstellen aufwendig definieren und alle Systeminformationen einarbeiten. Mit OPC UA over TSN entfällt dieser Aufwand. Die Kommunikationslösung überträgt im Gegensatz zu anderen Protokollen nicht nur einzelne Daten, sondern Informationen. Diese werden ohne weitere Erklärung von jedem Teilnehmer im Netzwerk verstanden. Die Fehleranfälligkeit sinkt und flexible Maschinenkonzepte lassen sich viel einfacher umsetzen.

Mit OPC UA over TSN wird für jedes Gerät ein eigenes Informationsmodell erstellt, indem alle relevanten Informationen gespeichert sind. Dadurch kann zum Beispiel jeder beliebige Antrieb – egal von welchem Hersteller und ohne großen Zeitaufwand – in jede beliebige Maschine eingebunden werden. So reduziert sich unter anderem der Aufwand beim Tausch eines defekten Ge-räts maßgeblich.

Schnell und Sub-Mikrosekunden genau.

Eine Schnittstelle und eine einheitliche Sprache für unterschiedliche Geräte ist jedoch nur ein Teil der Gesamtlösung: Zykluszeiten und Bandbreiten spielen eine genauso wichtige Rolle. Zeitkritische Anwendungen, wie die Synchronisierung eines Roboters mit einem intelligenten Track-System, erfordern Zykluszeiten bis in den Mikrosekundenbereich. OPC UA over TSN hat 18x mehr Performance im Vergleich zu anderen Protokollen. Schnelle zentrale Antriebskonzepte lassen sich mit OPC UA over TSN genauso lösen wie intelligente dezentrale Architekturen. Der Durchsatz einer Maschine steigt und die Produktqualität wird verbessert.

Nur wenn OPC UA over TSN vollständig in Hard- und Software integriert ist, wird für den Maschinenbauer eine herstellerübergreifende Netzwerkinteroperabilität möglich. Dadurch wird er flexibler denn je. Zudem öffnet sich der produzierenden Industrie die Tür zu neuen modularen Maschinen für die Produktion bis hin zu Losgröße 1. Was vor Jahren noch als Zukunftsvision galt, ist heute mit OPC UA over TSN Realität – lediglich ein Netzwerkkabel reicht für die komplette Kommunikation im ganzen Netzwerk.