Analyse der Kompatibilität von Ethernet TSN und PROFINET-Hardware

Schriegel, Sebastian

doi:10.1007/978-3-662-64742-4_4

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“…Es wurde ein Kompatibilitätsverfahren für Ethernet TSN entworfen, das das Ziel hat, bestehende PROFINET-Hardware kompatibel mit Ethernet TSN-Netzwerken mit den geforderten Eigenschaften zu nutzen [4]. Es soll ermöglicht werden, TSN per Firmware-Update auf bestehen- den Geräten, die eine IRT-fähige Hardware nutzen, zu installieren.…”

Section: Ansatz Für Eine Beschleunigung Der Einführung Von Ethernet T...unclassified

“…In diesem Abschnitt werden die von Ethernet TSN geforderten Funktionalitäten, Ressourcen und Leistungseigenschaften [2] denen von bestehender PROFINET-Hardware gegenübergestellt. Dieser Abschnitt und die Analyse basieren auf [4].…”

Section: Analyse Von Inkompatibilitätenunclassified

“…Inhalte, Text und Abbildungen dieses Aufsatzes basieren auf der angenommenen Dissertation von Sebastian Schriegel [4]. Industrie 4.0 beschreibt eine vernetzte Produktion mit dem Ziel, individuelle Produkte zu den Kosten von Massenwaren zu fertigen und datengetriebene Dienste zur Prozessoptimierung und Wertschöpfung zu nutzen.…”

Section: Introductionunclassified

“…Auf der rechten Seite zeigt Abbildung 1 wie die Technologien Ethernet TSN, Single Pair Ethernet und OPC UA kombiniert werden können um die beschriebenen Anforderungen zu erfüllen. Ziel ist ein konvergentes 2 Ethernet TSNbasiertes Kommunikationsnetz, das von verschiedenen übergeordneten Protokollen genutzt werden kann, Datenraten von 10 Mbit/s bis 10 Gbit/s unterstützt, hohe Echtzeitfähigkeit 3 und Zeitsynchronisationsgenauigkeit aufweist und stoßfrei rekonfiguriert 4 werden kann [2]. Um Abb.…”

Section: Introductionunclassified

“…Die Einführung von Ethernet TSN, SPE und OPC UA in die Feld-und Sensorebene stellt an den meisten Stellen einen Bruch mit den bestehenden Systemen dar, weil keine Kompatibilität zwischen bestehenden und neuen Systemen vorhanden ist. [4] Es stellt sich die Frage, wie die unterschiedlichen Technologielebenszyklen in einem IIoT aussehen (siehe Abbildung 2 rechter Bereich) und was das für die Einführung von neuen Kommunikationstechnologien bedeutet.…”

Section: Introductionunclassified

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Migrationskonzept zur Einführung von Ethernet TSN in die Feldebene

Schriegel

Jasperneite

2021

At - Automatisierungstechnik

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Zusammenfassung Anwendungen, wie z. B. eine datengetriebene Prozessüberwachung oder eine für die Fertigung kundenindividueller Produkte notwendige wandlungsfähige Produktionstechnik, erzeugen neue und zusätzliche Anforderungen an die Industrielle Kommunikation. Die Kommunikation muss stoßfrei rekonfiguriert werden können, um Plug-and-Play-Dienste zu ermöglichen und so skalierbar und sicher sein, dass eine vertikale Kommunikation vom Sensor bis zur Cloud möglich wird. Als Basis für ein skalierbares Kommunikationsnetzwerk, welches von verschiedenen echtzeitfähigen oder nicht-echtzeitfähigen Protokollen konvergent genutzt werden kann und so die bisher harte Grenze zwischen IT und Feldebene durchlässig macht, soll Ethernet TSN verwendet werden. Um auch einfache Sensoren ohne Gateways anzuschließen, sollen neue physikalische Übertragungstechnologien, Single Pair Ethernet (SPE) eingesetzt werden. Lange Lebenszyklen von Produktionsanlagen und Automatisierungstechnik führen allerdings dazu, dass die Einführung und Verbreitung neuer Technologien nur langsam erfolgt. Dabei unterliegt die Einführung der genannten Technologien unterschiedlichen Einflüssen: So ist die Einführung von TSN als Netzwerktechnologie gegenüber einer Physical Layer-Technologie, wie Single Pair Ethernet, oder einer Protokolleinführung, wie OPC UA, besonders schwer, da TSN nur dann genutzt werden kann, wenn alle Geräte eines Netzwerkes TSN auch unterstützen. Migrationsstrategien für Feldgeräte sind heute häufig unzureichend. Ein neuer Ansatz für eine verbesserte Migrationsstrategie für Feldgeräte, der die Einführung von Ethernet TSN in die Feldebene ermöglicht, ist der Ethernet Bridge-Modus „Time Aware Forwarding“. Time Aware Forwarding vereinfacht die Umsetzung von TSN in Feldgeräte mit zwei Ports. Bestehende PROFINET-Hardware und -Geräte erlangen mit diesem Verfahren die geforderten Funktions- und Leistungsmerkmale, wie Synchronität und geplanter Datenverkehr, um mit TSN-Netzwerken zusammenarbeiten zu können.

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Section: Analyse Von Inkompatibilitätenunclassified

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