Schnittstellen Wird das „OPC UA over TSN“ zum Industrie-Standard?

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Die Industrie ruft nach einem einheitlichen Standard für die Kommunikation. OPC UA over TSN wird bereits von einigen führenden Herstellern forciert. Rahman Jamal von National Instruments gibt Antworten im Interview.

Im Kontext von Industrie 4.0 bzw. der smarten Fabrik wird das Zusammenspiel von OPC UA und TSN derzeit als mögliche einheitliche Kommunikationslösung gehandelt. Führende Industrie-Hersteller sind eine Kooperation eingegangen, um OPC UA over Time-Sensitive Networking forcieren. Doch was ist die Absicht hinter dieser Kooperation? Und was steckt konkret hinter OPC UA und TSN? Darüber sprachen wir mit Rahman Jamal von National Instruments.

Herr Jamal, für die Kommunikation in der industriellen Automatisierung nutzt die Industrie unterschiedliche Protokolle. Wie lässt sich das ändern, gar vereinheitlichen?

Das typische Bild, das man in der Kommunikation im Umfeld der industriellen Automatisierung vorfindet, ist der Einsatz unterschiedlicher Protokolle für den Datenaustausch zwischen verschiedenen Geräten. Die Protokolle sind in der Regel nicht miteinander kompatibel, der Anwender findet sich somit häufig vor proprietären Systemen wieder.

Abhilfe schaffen können lediglich die Produkthersteller, indem sie mehrere Versionen von im Grunde gleichen Produkten entwickeln. Doch das schränkt Innovationen und neue Automatisierungskonzepte erheblich ein und die Anwender können nicht das volle Potenzial ihrer Automatisierungslösungen ausschöpfen. Aus diesem Grund hat sich National Instruments mit anderen Industriegrößen wie ABB, Bosch Rexroth, B&R, Cisco, General Electric, Kuka, Parker Hannifin, Schneider Electric, SEW-Eurodrive und TTTech zusammengetan und eine technische Kooperation im Rahmen des Industrial Internet Consortiums (IIC) und der OPC Foundation ins Leben gerufen.

Ziel der Zusammenarbeit ist es, eine vollständig offene, einheitliche, kompatible IIoT-Lösung für die echtzeitfähige Peer-to-Peer-Kommunikation zu schaffen, die den Steuerungen einen standardisierten Datenaustausch mit anderen Steuerungen, aber auch mit der Cloud ermöglicht. Die teilnehmenden Unternehmen sind überzeugt, dass OPC UA TSN den zukünftigen Standard für die industrielle Automatisierung und die Konnektivität im Industrial Internet of Things (IIoT) darstellt. Der neue Standard wird es gestatten, Informationstechnologie (IT) und Betriebstechnologien (OT) konvergieren zu lassen – eine der grundlegenden Voraussetzungen für IIoT und Industrie 4.0.

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Standard-Ethernet hat sich in der Industrie etabliert. Welche Vorteile bietet nun TSN gegenüber Ethernet?

Das OPC-UA-Protokoll lässt sich ebenfalls über die klassischen Industrial-Ethernet-Systeme übertragen, wie etwa durch Timeslots oder per Tunneling. Aber man kann nicht alle herkömmlichen Technologien des Industrial Ethernet in einen Topf werfen. Viele Unternehmen und Hersteller haben Einiges investiert, damit es möglich wurde, Ethernet für ihre Anwendungen einzusetzen. Manche konnten unverändertes Standard-Ethernet nutzen, sahen sich aber genötigt, die Systemkonfiguration einzuschränken, damit Zuverlässigkeit und Performance gewährleistet wurden.

Andere wiederum mussten starke Veränderungen auf Hardwareebene vornehmen, um die erforderliche Leistung zu erreichen. Das gemeinsame Ziel aller war es, Standard-Ethernet verwenden zu können, ohne auf die jeweils erforderliche Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit sowie die Skalierbarkeit auf künftige Systeme, Interoperabilität oder Flexibilität zu verzichten. Solche Kompromisse waren erforderlich, damit existierende Technologien/Systeme ausgeführt werden konnten.

Das Normungsinstitut IEEE reagierte darauf, indem es TSN schuf, das dem Standard-Ethernet die erforderliche Infrastruktur verleihen soll. Ob der Standard letztendlich von der Industrie angenommen wird oder nicht, hängt wohl von den Anforderungen an neue Anwendungen ab, die sich mit Industrial Ethernet gar nicht oder nur mit erheblichen Schwierigkeiten realisieren ließen.

Zwar ist die Bandbreite etwa durchaus ein wichtiges technisches Detail bei der Betrachtung, aber wie erwähnt, wird der hauptsächliche Einsatzzweck von TSN wohl die IT-OT-Konvergenz sein. Damit erhalten die Anwender die Möglichkeit, auf Daten zuzugreifen, die für übergeordnete geschäftspolitische Entscheidungen, flexible Produktion und Prozessoptimierung benötigt werden. Hier lautet das Stichwort Industrie 4.0.

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