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Profinet setzt auf OPC UA und TSN Teamplayer für Industrial Ethernet

18.05.2018

OPC UA und TSN dominieren derzeit die Diskussion über die Vernetzung der Produktion. Geht es um Industrial Ethernet, so ist allerdings Profinet der weit verbreitete Standard. Und genau Profinet setzt in Zukunft auf das Zusammenspiel mit TSN und OPC UA.

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Profinet wird laut der PNO in Zukunft auf der TSN-Technologie aufsetzen – und zwar auch in der Feldebene. So wird in der gesamten Profinet-Welt der Standard IEEE 802-Ethernet zum Einsatz kommen, auch für Anwendungen mit harten Echtzeitanforderungen. In letzter Zeit gewinnt aber auch eine Initiative mehr und mehr an Fahrt, die im Allgemeinen als „OPC UA over TSN“ bekannt ist. Gleichzeitig betont aber auch die PNO, dass OPC UA als universeller Standard ein wichtiges Element in der eigenen Kommunikationsarchitektur darstellt. Ab diesem Zeitpunkt kann durchaus die Frage aufkommen: Wie passt das alles zusammen?

Entkoppelung der Protokolle

Ein Teil der Antwort ist die teilweise Entkoppelung der Protokolle auf der Applikationsebene, wie Profinet IO oder OPC UA, von der grundlegenden Netzwerktechnologie, die für die Übertragung verwendet wird. Mit TSN bietet Standard IEEE 802-Ethernet erstmals einen Grad an Determinismus, der selbst den anspruchsvollsten Anwendungen der Automatisierungstechnik genügt. Damit ergibt sich eine vergleichbare Ausgangssituation wie in den klassischen IT-Netzen. Hier ist eine leistungsfähige Layer-2-Übertragungstechnik die Basis für ein florierendes Ökosystem unterschiedlicher Anwendungsprotokolle für die vielseitigsten Anwendungen. Somit können sowohl Profinet als auch OPC UA über die gleiche Netzwerkinfrastruktur übertragen werden, koexistieren und für unterschiedlichste Anwendungen eingesetzt werden – je nachdem, welche Anforderungen die Anwendung an die Netzwerkdienste stellt.

Die Unterschiede ergeben sich im Detail: Während die PNO zwar durchgängig auf TSN Ethernet setzt, werden in unterschiedlichen Bereichen des Netzwerks unterschiedliche Applikationsprotokolle eingesetzt. Die PNO setzt insbesondere bei der Kommunikation zwischen den Steuerungen auf OPC UA und TSN, bei der Kommunikation auf der Feld­ebene aber auf ein anderes Anwendungsprotokoll, das über TSN übertragen wird: Profinet. Bei „OPC UA over TSN“ hingegen wird eine Layer-2-Transporttechnologie – TSN-Ethernet – zusammen mit genau einem Anwendungsprotokoll eingesetzt: OPC UA. In diesem Fall wird nicht zwischen der Kommunikation zwischen den Steuerungen und der Kommunikation auf der Feldebene unterschieden.

Die spannende Frage

Wer hat denn nun recht und was ist die bessere Lösung? Zunächst einmal lässt sich sagen, dass durch die Verwendung von TSN – einer auf breiter Basis und international standardisierten Übertragungstechnologie – ein wesentlicher Schritt getan ist, durchgängige Automatisierungsnetze zu schaffen. Die Zeit, in denen Gateways zwischen Netzwerken mit unterschiedlichen Technologien vermitteln mussten, gehört damit der Vergangenheit an. Potenzielle Kunden erhalten die Sicherheit, bei bedeutenden Investitionen in Automatisierungsnetze nicht auf das falsche Pferd zu setzen. Industrie 4.0 funktioniert nur dann, wenn ohne technische Barrieren frei kommuniziert werden kann. Ein wesentlicher Garant hierfür ist TSN und die zugrunde liegenden Spezifikationen der IEEE 802.

Der zweite Teil der Antwort ist nicht einfach. Denn wie so oft ist die Antwort weder komplett schwarz noch weiß. Sicher gibt es Vorteile für Kunden und Hersteller, wenn nur genau ein Applikationsprotokoll und ein Transportprotokoll verwendet werden. Insgesamt geringe Implementierungskosten sind so gepaart mit der maximal erreichbaren Marktgröße und der maximal möglichen Interoperabilität. Auf der anderen Seite haben Ökosysteme wie Profinet (oder andere Industrial-Ethernet-Protokolle) eine riesige Nutzerbasis und eine sehr gut ausgearbeitete Kette an Prozessen und Werkzeugen, die nicht unmittelbar auf ein anderes Anwendungsprotokoll übertragbar ist.

Um nochmals die Analogie zur IT-Welt zu bemühen: Auch hier gibt es eine Vielzahl an Applikationsprotokollen, die sich einer darunter liegenden, standardisierten Transportarchitektur bedienen, in der Regel Ethernet und TCP/UDP over IP. Dies hat der IT-Welt nicht geschadet, im Gegenteil: Es existiert eine große Dynamik im Markt, die unterschiedlichen Hersteller übertreffen sich gegenseitig mit neuen, innovativen Produkten und Dienstleistungen. Und auch das benötigt die Welt von Industrie 4.0: nachhaltige Innovation, die nicht durch vollständige Vereinheitlichung gewährleistet wird, sondern durch das richtige Maß an Vereinheitlichung, Standardisierung und der Gewährung von Freiräumen für die Hersteller.

Wie geht es weiter?

Profinet mit TSN oder „OPC UA over TSN“? Es ist zu erwarten, dass beide Ansätze sehr erfolgreich sein werden und den Automatisierungsmarkt der Zukunft, zusammen mit einigen anderen Applikationsprotokollen, bedienen werden. Alle Systeme agieren dabei mit ihren individuellen Stärken und Schwächen, die so vielseitig sein werden wie die alten und neuen Anwendungen, welche sich in durchgängigen Industrie-4.0-Netzen ergeben werden und Mehrwert für den Kunden bereitstellen. Und der Kunde hat die Freiheit, das Applikationsprotokoll zu wählen, das seine ganz individuellen Ansprüche am besten erfüllt.

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