TSN – Time-Sensitive Networking

TTTech mit durchgehender Kommunikation für die produzierende Industrie Das Ziel bei einer modernen Fertigung ist eine durchgängige Kommunikation vom ERP-System bis hin zur Maschinenebene. Zahlreiche Maschinen- und Anlagenbetreiber setzen deshalb auf den offenen Standard OPC UA. Werden die Prozesse allerdings komplexer und verlangen nach Echtzeitanforderungen, stößt man mit OPC UA an seine Grenzen. Eine optimale Kombination, um zukünftig Industrie 4.0 in den Produktionshallen umzusetzen, ergibt sich nun aus OPC UA und TSN (Time-Sensitive Networking).

Doch worum handelt es sich nun bei TSN? TSN ist kein eigener Standard, vielmehr handelt es sich dabei um eine Taskgroup innerhalb der IEEE 802.1 mit dem Arbeitstitel »Time-Sensitive Networking«, die verschiedene, bereits bestehende Standards übernimmt und weiterentwickelt. TSN setzt sich aus nicht weniger als acht Einzelstandards zusammen. Im Standard 802.1 sind einige Begrifflichkeiten wie beispielsweise 802.1AS angesiedelt, die sich mit Zeitsynchronisierung beschäftigen. Andere Begrifflichkeiten setzen sich damit auseinander, wie ein Telegramm möglichst effizient quer durch eine Infrastruktur weitertransportiert werden kann – und dies alles repräsentiert TSN.

Ursprünglich kommt TSN aus dem Audio-Video-Bereich, dem sogenannten Audio/Video-Bridging Standard (IEEE AVB). Nun soll TSN auch in den Produktionshallen dieser Welt Fuß fassen.

Auflösen der klassischen Kommunikationspyramide

Betrachtet man die klassische Kommunikationspyramide mit der Maschinen-, Fabrik- und ERP-Ebene wird sich an den Echtzeit-Ethernet-Lösungen auf Maschinenebene künftig aller Voraussicht nach nicht viel ändern. Aber in den Bereichen darüber wird mit OPC UA und TSN ein einziger Standard ausreichen. Dies reduziert Schnittstellen und ermöglicht eine durchgängige Lösung vom ERP-System bis hin zum Sensor. Aufgrund des verstärkten M2M-Datenaustausches zwischen den einzelnen Geräten wird sich die derzeitige Pyramide mehr und mehr auflösen.

An Themen wie diesen arbeitet das österreichische Unternehmen TTTech schon seit Gründung im Jahr 1998. Mit seinen Deterministic Ethernet-Lösungen ist TTTech für zahlreiche strategische Kunden tätig, z. B. im Automobilsektor für Audi im Bereich autonomes Fahren, im Windenergiebereich mit Sicherheitssteuerungen für die nächste Generation von Vestas-Turbinen, im Öl & Gas-Markt mit spezifischen Lösungen sowie im Aerospace- und Space-Segment u.a. für das NASA Orion Projekt. Nun eröffnen sich mit TSN für TTTech auch in der industriellen Fertigung neue Möglichkeiten.

„Die grundsätzliche Idee von TSN ist genau unser Thema. Dabei wurde die Lösung, mit der TTTech groß geworden ist, aufgegriffen. Aus diesem Grund sind wir auch die Ersten, die einen Vorstandard unterstützen“, sagt Markus Plankensteiner, Director Industrial Solutions bei TTTech.

Bedarf

Bereits vor Jahren, erkannte TTTech den Bedarf der Industrie an einer Ethernet-Lösung, die Hochverfügbarkeit und Zertifizierbarkeit vereinen kann. Die Überlegung damals war, dass eine derartige Lösung hinsichtlich Kostengründen oder Produktionseinbußen für die Industrie sehr interessant sein müsste. Und so war es auch. Denn bei der SPS IPC Drives 2014 konnte TTTech großes Interesse bei Unternehmen aus dem Automatisierungsbereich in unterschiedlichen Ebenen der Zulieferkette feststellen.

„Wir kommen aus einem Bereich, wo es in den Applikationen um Hochverfügbarkeit oder Fehlertoleranz geht. Derzeit geht man von den Architekturen her weg von einem Not-Aus, Fail-Stop in Richtung hochverfügbares System, das permanent durchläuft und bei dem man auch parallel während dem Betrieb Wartungen durchführen kann. Wir haben die passenden Erfahrungen, um dies zu realisieren“, so Plankensteiner weiter.

TTTech geht deshalb nun offensiver in diesen Markt und bietet mittlerweile auch ein Starter Kit mit TSN für OPC UA Anwender. Das Starter Kit wurde für die Bedürfnisse von Kunden entwickelt, deren Anwendungen Echtzeit-Ethernet verlangen. Es beinhaltet TSN-fähige Switches und OPC UA-konforme Mikrocomputer für einen einfachen »Out of the box« Aufbau.

„Seitens TTTech gibt es auch IP-Implementierungen, die wir z. B. ebenso für den Automobilmarkt zur Verfügung stellen und die über NXP angekündigt wurden. Dieser Chip deckt die Anforderungen von deutschen Premium-Automotive-Herstellern für den Einsatz im Auto ab. Mit dieser TSN-Vorstandard-Lösung sind wir die ersten auf dem Markt. Die Akzeptanz des Automobilmarktes und die Neugier hinsichtlich dieser Technologie in anderen Industrien – inklusive der Automatisierungsbranche – sollen ebenfalls zu einer Akzeptanz von TSN führen“, erklärt Plankensteiner.

Positionierung

„Wir sehen, dass das Thema TSN auf Fabrikebene nun interessanter wird. Manche Marktteilnehmer müssen bis zu 15 Kommunikationstechnologien in ihren Produkten unterstützen und wollen einen Standard, der weltweit als solcher akzeptiert wird. Deshalb wird diese Art der Technologie von einigen Unternehmen in der Automatisierungsindustrie – zumindest auf Fabrikebene – als ideale Lösung gesehen“, so Plankensteiner.

TTTech war und ist maßgeblich bei der Entwicklung von TSN beteiligt. Das Unternehmen arbeitet verstärkt mit Partnern an der IEEE-Standardisierung mit. Mit TSN sieht TTTech nun die Möglichkeit, sich auch im Industriebereich zu positionieren. Die Voraussetzungen dafür sind laut Plankensteiner jedenfalls gegeben: „Die Tendenz geht hin zu offenen Standards. In diesem Kontext könnte TSN im Factory-Bereich eine große Rolle spielen. Wir erkennen derzeit eine hohe Dynamik und sehen uns in diesem Segment als einen der wichtigsten Lösungsanbieter. Unsere Kompetenz liegt in erster Linie in der Realisierung von Datenkommunikation, Vernetzung, Steuerung und Plattformen auf der Fabrikebene, wo unsere Switches und Steuerungselement zu Einsatz kommen können. Auf Maschinenlevel war die Idee, Unternehmen dahingehend zu unterstützen, um auch in Richtung TSN zu gehen.“

TSN live

Auf der SPS IPC Drives in Nürnberg wird TSN bereits umfassend präsent sein. Die TSN-Lösungen von TTTech werden auf den Ständen von Softing, Altera, OPC Foundation und Xilinx sowie natürlich auf dem TTTech-Stand 435 in Halle 2 zu sehen sein. „TSN hat auf der Fabrikebene sehr gute Chancen. Wir suchen starke Partner, die gemeinsam mit uns die nächsten Schritte machen wollen“, so Plankensteiner abschließend. www.tttech.com