Leitfaden für die TSN-Produktentwicklung

Ihr TSN-Produkt auf den Markt bringen

 Abbildung 1: Durch die Verwendung der IEEE802.1AS haben alle Komponenten im Netzwerk eine gemeinsame Systemzeit. Dies 
gewährleistet eine deterministische Kommunikation durch die 
Reduzierung von Latenz und Jitter. Der Datenfluss wird somit 
berechenbar durch das Netzwerk übertragen.
Abbildung 1: Durch die Verwendung der IEEE802.1AS haben alle Komponenten im Netzwerk eine gemeinsame Systemzeit. Dies gewährleistet eine deterministische Kommunikation durch die Reduzierung von Latenz und Jitter. Der Datenfluss wird somit berechenbar durch das Netzwerk übertragen.Bild: CLPA Europe
 Abbildung 2: IEEE802.1Qbv ermöglicht die Zuordnung von Zeitfenstern (Slots) zu den zu übertragenden Daten in Warteschlangen (Queues) der einzelnen Datenverkehrsklassen. Damit wird geregelt, wann jede Datenverkehrsart Zugang zum Netz bekommt. In diesem Beispiel stehen vier Slots für acht Queues zur Verfügung. Innerhalb jedes Slots hat die höher priorisierte Verkehrsklasse Vorrang.
Abbildung 2: IEEE802.1Qbv ermöglicht die Zuordnung von Zeitfenstern (Slots) zu den zu übertragenden Daten in Warteschlangen (Queues) der einzelnen Datenverkehrsklassen. Damit wird geregelt, wann jede Datenverkehrsart Zugang zum Netz bekommt. In diesem Beispiel stehen vier Slots für acht Queues zur Verfügung. Innerhalb jedes Slots hat die höher priorisierte Verkehrsklasse Vorrang.Bild: CLPA Europe

Technologietrends und Industrie 4.0

Schlüsseltechnologien für Industrie 4.0 wie das Industrial Internet of Things (IIoT) ermöglichen Unternehmen, eine zunehmend digitalisierte, vernetzte und automatisierte Fertigungsumgebung zu schaffen. Mit Technologien, die Strategien zur digitalen Transformation unterstützen, lassen sich smarte, vernetzte Fabriken aufbauen. Die Fabrik von morgen sieht so aus, dass Maschinen, Produktionslinien, Anlagen und ganze Lieferketten miteinander kommunizieren. Hiermit werden Produktivität, Effizienz und Flexibilität gesteigert. Die Vorteile solcher Infrastrukturen sind erheblich. Eine Schlüsseltechnologie in diesem Zusammenhang ist Time-Sensitive Networking (TSN), das von der IEEE 802.1-Arbeitsgruppe eigens zu dem Zweck spezifiziert wurde, um das Standard-Ethernet zu erweitern und zukunftssichere Funktionen bereitzustellen.

 Abbildung 3: 
Workflow in der Übersicht
Abbildung 3: Workflow in der ÜbersichtBild: CLPA Europe

TSN-Funktionalität

Die beiden wesentlichen Vorteile von TSN sind Determinismus und Konvergenz: Determinismus ist die Voraussetzung für die zeitkritische Kommunikation in der Fertigung und bedeutet vorausberechenbare Verarbeitung von Daten durch Minimierung von Latenz und Jitter. Dies wiederum unterstützt Echtzeitanwendungen und bildet die Grundlage für die Konvergenz. Konvergenz, die zweite Schlüsselfunktion von TSN, ermöglicht es Unternehmen, verschiedene Datenarten in einem einzigen Netzwerk zusammenzuführen, ohne Leistungseinbußen bei der Fertigungskommunikation. Dies ist essenziell für die Weitergabe von Informationen aus dem Betrieb und ermöglicht damit eine höhere Prozesstransparenz im gesamten Unternehmen. Erst hieraus lassen sich Erkenntnisse zur Optimierung von Produktionsanlagen und ganzer Unternehmen ableiten. Da es sich bei TSN um eine Erweiterung des Standard-Ethernet handelt, ist es mit bereits existierenden Netzwerktechnologien und -komponenten kompatibel. Es kann parallel zu vorhandenen Komponenten eingesetzt werden, was die Systeminvestitionen reduziert.

Bild: ©PeopleImages/istockphoto.com

Marktchancen durch TSN

TSN gilt branchenübergreifend als Zukunftsstandard für das industrielle Ethernet und die industrielle Kommunikation. Folglich wachsen sowohl das Interesse an dieser Technologie als auch ihre Verbreitung. Automatisierungskomponentenhersteller können sich dieses neue Marktsegment schnell erschließen, indem sie ihre vorhandenen Produktportfolios mit der TSN-Kompatibilität erweitern. Damit Anbieter diese Chance nutzen können, werden im folgenden die Technologie hinter TSN, der Entwicklungs-Workflow und die zur Entwicklung kompatibler Automatisierungsprodukte verfügbaren Methoden erklärt.

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