Nachgefragt: 3 Experten zu TSN – Teil 1 TSN – der neue Superheld?!

Auf der SPS IPC Drives gaben ABB, Bosch Rexroth, B&R, Cisco, General Electric, National Instruments, Kuka, Parker Hannifin, Schneider Electric, SEW-Eurodrive und TTTech bekannt, dass sie OPC UA over TSN als die Standard-Kommunikationslösung zwischen industriellen Steuerungen und der Cloud vorantreiben wollen. Wir haben nachgefragt, was sich bis jetzt bei der Standardisierung getan hat und welche Produkt-Prototypen es gibt.

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Was haben Sie als Gründungsmitglied der OPC-UA-TSN-Initiative bis jetzt erreicht?

Rahman Jamal: Wir haben schon einiges erreicht: Erste Prototypen sind bereits in ein Testbed des IIC integriert worden, das demonstrieren soll, dass es mit OPC UA TSN möglich ist, die Kommunikation zwischen Steuerungen unterschiedlicher Hersteller über eine gängige IT-Infrastruktur zu gewährleisten. Ebenfalls wichtig ist zu erwähnen, dass es sich hierbei um eine frühe Implementierung von TSN handelt. Als solches werden die Vorteile dieser Technologie aufgezeigt, aber auch die Herausforderungen bei der Implementierung durch unterschiedliche Unternehmen. Auf diese Weise sollen den Standardisierungsgremien die positiven wie negativen Aspekte dargelegt und deutlich gemacht werden, wo der Einsatz von TSN reibungslos verläuft und wo ggf. noch an Stellschrauben gedreht werden muss. Dabei stehen verschiedene Gesichtspunkte im Fokus. So sollen beispielsweise die Echtzeitfähigkeit und die herstellerübergreifende Interoperabilität eines konvergenten Ethernet-Standards nachgewiesen werden. Auch wird der Sicherheitsaspekt von TSN genauer unter die Lupe genommen oder auch, ob sich Hochleistungsanwendungen und solche, bei denen die Latenz eine kritische Rolle spielt, in das IIoT integrieren lassen. Das Update, das der Ethernet-Standard durch TSN erfährt, wird viele Vorteile mit sich bringen. So wird TSN eine gemeinsame Zeitbasis im gesamten Netzwerk erlauben, wodurch sich die Synchronisierung innerhalb eines verteilten Systems viel einfacher gestaltet. Außerdem werden zeitkritische Daten, wie Steuerungs- und Regelungsdaten, priorisiert behandelt und über das Netzwerk verschickt – über dasselbe Kabel wie Standarddaten.
Mittlerweile gibt es zwei physikalische Ausführungen des Testbeds, von denen sich eine im NI IoT Lab an unserem Hauptsitz in Austin befindet, die andere bei Bosch in Deutschland. NI hat den Vorsitz der Arbeitsgruppe inne, die den Standard für OPC UA over TSN entwickelt. Vor einem Jahr haben wir diese Initiative zu TSN OPC UA auf der SPS IPC Drives angestoßen. Wie weit wir damit fortgeschritten sind, erfahren Sie auf der diesjährigen SPS IPC Drives.

Sebastian Sachse: Bevor diese Initiative gestartet wurde, war OPC UA bereits unaufhaltsam auf dem Vormarsch. OPC UA ist seit Jahren in vielen Produkten implementiert und in zahlreichen Anwendungen im Einsatz. Dort, wo eine zeitliche Exaktheit notwendig ist, stieß OPC UA jedoch an seine Grenzen. Also sind die ersten Ideen aufgetaucht, OPC UA mit einem echtzeitfähigen Ethernet zu kombinieren, um ein deterministisches Verhalten zu erreichen. So richtig Fahrt hat das Thema aufgenommen, als sich mehrere große Automatisierungshersteller an einen Tisch gesetzt haben, um das Thema gemeinsam voranzubringen. Das ist ein Novum in der Branche: Die Teilnehmer wollen gemeinsam einen einheitlichen Standard entwickeln und umsetzen. Für den Kunden zeichnet sich damit ein großer Schritt ab: Eine interoperable Kommunikationslösung, die von allen Herstellern unterstützt wird und dadurch eine uneingeschränkte Produktauswahl ermöglicht. Unter dem Dach des Industrial Internet Consortiums (IIC) hat die OPC-UA-TSN-Initiative in der kurzen Zeit bereits große Fortschritte gemacht. Von der theoretischen Spezifikationsarbeit sind wir mittlerweile bei mehreren praktischen Testbeds angelangt, in denen Prototypen zahlreicher Unternehmen aus Automatisierung und IT in einem gemeinsamen OPC-UA-TSN-Netzwerk getestet und optimiert werden. Die schnell wachsende Zahl der teilnehmenden Unternehmen zeigt, wie wichtig das Thema für die Branche ist.

Dr. Hans Krattenmacher: OPC UA hat sich bereits vor der TSN-Initiative in vielen Produkten und Anwendungen etabliert. Applikationen, die höhere zeitliche Anforderungen an die Kommunikation zwischen Steuerungen stellen, stoßen mit OPC UA in nicht echtzeitfähigen Ethernet-Netzwerken an ihre Grenzen. Daher ist es naheliegend, OPC UA mit einem echtzeitfähigen, möglichst deterministischen Industrial Ethernet zu kombinieren. Wir haben mit der OPC-UA-TSN-Initiative die Grundvoraussetzungen für das Industrial Internet of Things und I4.0 geschaffen. Neben der detaillierten Spezifikationsarbeit und konsequenter Spiegelung an den Anforderungen der Automatisierungstechnik konnten mittlerweile zahlreiche praktische Erfahrungen in diversen parallel laufenden Testbeds gesammelt werden.

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