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Zu den größten Erfolgsfaktoren bei der Umsetzung von Profinet in die Praxis gehört, dass seine Kommunikation skalierbar, durchgängig und offen ist. Bild: iStock, MickeyCZ
Industrial Ethernet

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Zukunftssicher vernetzt mit Profinet

Text: Peter Wenzel, Profibus Nutzerorganisation
Mittlerweile ist Profinet weltweit in der gesamten Fertigungsautomatisierung sowie Antriebstechnik etabliert; zunehmend auch in der Prozessautomatisierung. Lesen Sie, was für den Industrial-Ethernet-Standard in der vernetzten Produktion spricht.

Zu den größten Erfolgsfaktoren bei der Umsetzung von Profinet in die Praxis gehört, dass seine Kommunikation skalierbar, durchgängig und offen ist - Eigenschaften, die wesentlich von Bedeutung für die Umsetzung der Forderung nach flexiblen Anlagen sind. Dies wird sich auch bei zukünftigen Automatisierungskonzepten bewähren. Aufgrund der Architektur von Profinet ist der freie und ortsunabhängige Zugang zu Webservern auf Geräte möglich. Web- oder TCP/IP-Dienste sind integrierbar, so dass es neue Diagnosemöglichkeiten gibt.

Wichtig in vielen Anwendungen der Fertigungsautomatisierung sind sehr schnelle Zykluszeiten. So wurden in der Profinet-Spezifikation V2.3 Mechanismen definiert, welche die Datenübertragung noch einmal signifikant beschleunigen. Mit Fast Forwarding, Dynamic Frame Packing und Fragmentation sind nun Zykluszeiten von bis zu 31,25 µs zusammen mit einer hochgenauen Taktsynchronität möglich.

Schnelle Diagnose

Ein weiterer Aspekt mit Zukunftspotenzial sind die Diagnosemöglichkeiten, die sich beim Einsatz von Profinet eröffnen. Das Lifecycle-Management von Anlagen und Maschinen nimmt an Bedeutung zu. Der Schlüssel für eine höhere Produktivität liegt in einer höheren Verfügbarkeit und diese wird nur mit genaueren Daten über die Maschine und die Anlage erreicht. Insbesondere im Hinblick auf die präventive Wartung ist eine intelligente Sensor-Kommunikation vonnöten, die beispielsweise Meldungen übermittelt, wenn bestimmte Maschinenteile gereinigt werden müssen. Daher wurden insbesondere bei Profinet mehrere Mechanismen für die Diagnose integriert. So wird ein standardisiertes Preventive Maintenance bei Profinet verstärkt unterstützt.

Entscheidend ist auch ein freier Zugriff auf die Diagnosedaten. Dies spielt vor allem bei kaskadierten Automatisierungssystemen eine Rolle. In größeren Anlagen wie beispielsweise Fertigungszellen im Bodyshop einer Automobilfertigung steuern lokale Einheiten unterlagerte I/O-Stationen. Auftretende Fehler müssen von der lokalen Steuerung erfasst und im Ablauf dieser Einheit berücksichtigt werden. Der Betreiber dieser Anlage will aber an einer zentralen Stelle alle Fehler von den unterschiedlichen Substationen schnell und einfach erkennen. Bisher definierte ein Anlagenbauer dazu eigene Übergabeschnittstellen für die Diagnoseereignisse. Durch die nun verfügbare Standardisierung ist ein einheitlicher Weg definiert, so dass herstellerunabhängige und wieder verwendbare Lösungen möglich sind.

Standardisierung ist Pflicht

Industrie 4.0 verlangt nach einfach handhabbaren Lösungen, die sich – auch über große Distanzen hinweg – durch hohe Leistungsfähigkeit hinsichtlich Echtzeit, Verfügbarkeit, flexiblen Topologien und Durchgängigkeit auszeichnen und zugleich die vielfältigen Möglichkeiten der digitalen Welt nutzbar machen. Die Dachorganisation Profinet International (PI) hat eine ganze Reihe an Entwicklungen angestoßen, die diese Anforderungen erfüllen.

Auf einige dieser Fragen gibt Profinet bereits Antworten, da man bei PI fest vom weitreichenden Nutzen der standardisierten Kommunikation überzeugt ist. Eine enge Vernetzung zwischen Produktion, Automatisierung, Maschinen/Anlagen und eingebetteter IT kann nur funktionieren, wenn das Thema Standardisierung bei der Kommunikation noch stärker in den Vordergrund gerückt wird. Profinet sorgt schon heute für die reibungslose und durchgängige Kommunikation zwischen verschiedenen Ebenen innerhalb des Unternehmens, aber auch über verschiedene Gewerke hinweg. Dabei kommuniziert Profinet auch mit anderen Kommunikationssystemen. Damit wird eine wesentliche Forderung in Bezug auf die Durchgängigkeit über den Lebenszyklus hinweg erfüllt. Profinet hat das Potenzial zum industriellen Backbone in der Kommunikation zu werden, um die Themen von Industrie 4.0 umzusetzen.Trotz der profunden Basis, treibt PI das Thema Industrie 4.0 zielgerichtet voran und erarbeitet derzeit die nächsten Schritte für eine zukunftssichere Weiterentwicklung der heute bewährten Lösungen auf. Ziel ist, die im Industrie 4.0 Umfeld wichtigen Anforderungen an die Kommunikation zu identifizieren und konsequent als Weiterentwicklung der PI-Technologien zur Standardisierung zu bringen.

Die wachsenden Herausforderungen der Industrie wie zum Beispiel Time-to-Market zu reduzieren, sowie die Flexibilität und Effizienz zu erhöhen, ist nicht neu und auch nicht überraschend. Technologische Weiterentwicklungen wie Digitalisierung, Cloud-Anbindung und Aktivitäten von Standardisierungsgruppen eröffnen neue Lösungen und neue Geschäftsideen. Gemeinsame und notwendige Basis all dieser neuen Lösungen ist eine leistungsfähige und zukunftssichere Kommunikation.

TSN mit Profinet kombinieren

IT-Netzwerke und Produktionsnetze verschmelzen zunehmend. In der Vergangenheit waren sie allerdings stets durch unterschiedliche Charakteristika gekennzeichnet. So bedienen IT-Netze vor allem große Bandbreiten und verbinden verschiedene Standorte miteinander, während Produktionsnetze sich vor allem durch hohe Performanz und kurze Latenzzeiten auszeichnen. Mit TSN werden nun in der IEEE Technologien erarbeitet, welche die IT-Netze und die OT-Netze näher bringt. Profinet zeichnet sich dadurch aus, dass es auf Standard IT-Technologie setzt und gleichzeitig harten Echtzeitanforderungen gerecht wird. PI sieht dadurch in TSN eine große Chance, die Stärken von Profinet und TSN miteinander zu kombinieren, daraus weitere Mehrwerte für den Kunden zu generieren und damit Profinet auf ein zukunftsfähiges Fundament für Industrie 4.0 zu setzen.

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