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Modulare und flexible Maschinen- und Produktionskonzepte sind heute wichtiger denn je – mit Technologien wie OPC UA und TSN lassen sie sich einfach umsetzen. Im zweiten Teil unserer Reihe beantwortet Netzwerkspezialist Stefan Bina Fragen zu den Themen Performance, Cybersecurity, Migration und wie sich TSN in Kombination mit bestehenden Feldbussen verhält.

Welche Performance kann ich von OPC UA over TSN erwarten?

Die Technologie ist in der Lage, mehr als 10.000 Netzwerkknoten anzusprechen, und das mit einer Skalierbarkeit von 10 Megabit bis zu mehr als 10 Gigabit. In einem Netzwerk mit 200 dezentralen I/O-Buscontrollern mit insgesamt 10.000 I/O-Punkten erreichten von B&R durchgeführte Tests Zykluszeiten von weniger als 50 Mikrosekunden mit einem Jitter von weniger als ±100 Nanosekunden. Diese Ergebnisse zeigen, dass OPC UA over TSN 18-mal schneller als die derzeit schnellste Lösung ist. Durch diese Leistungsfähigkeit werden proprietäre Feldbusnetzwerke überflüssig. OPC UA over TSN ermöglicht leistungsstarke Maschinensteuerung und bandbreitenintensiven IT-Verkehr auf einem einzigen Kabel, und das ohne Störungen.

Bringt OPC UA over TSN Maschinennetzwerke und IT-Anforderungen unter einen Hut?

OPC UA wurde für die Kommunikation mit IT-Systemen entwickelt. OPC UA over TSN gestattet es, OT- und IT-Netzwerke zusammenzuführen, ohne den Maschinenbetrieb zu beeinträchtigen. Das wird durch TSN und OPC-UA-Sicherheitsmechanismen wie Benutzerauthentifizierung und Autorisierung, Verschlüsselung und Zertifikatshandling ermöglicht.

Können normale IP-Geräte, TSN-Geräte und Geräte ohne OPC UA und TSN im selben Netzwerk verwendet werden?

Ja, denn TSN ist eine Weiterentwicklung des Standard-Ethernet. TSN erweitert das Standard-Ethernet mit Echtzeitfähigkeit, sodass es möglich ist, Standard-Ethernet-Geräte und TSN-Geräte im selben Netzwerk zu haben. Standard-Ethernet-Geräte benötigen keine Schnittstelle oder ein Gateway, um sich mit einem TSN-Netzwerk zu verbinden. Allerdings können nur TSN-fähige Geräte in Echtzeit kommunizieren.

Wird es möglich sein, POWERLINK und OPC UA over TSN zu synchronisieren?

Ja, es wird möglich sein, POWERLINK und OPC-UA-over-TSN-Geräte in B&R-Systemen zu synchronisieren.

Netzwerkspezialisten Stefan Bina beantwortet einige der wichtigsten Fragen zu OPC UA over TSN in Zusammenhang mit Performance, Cybersecurity und Migration sowie der Kombination von TSN mit bestehenden Feldbussen.

Wie verhält es sich mit der TSN-Fähigkeit bestehender Feldbusprotokolle, wie EtherNet/IP, Profinet, EtherCAT, EtherCAT G oder CC-Link IE?

Die älteren Feldbusprotokolle würden sich zwar ein gemeinsames TSN-Netzwerk teilen, aber die Geräte wären nicht wie OPC-UA-Geräte vernetzt. Diesen Protokollen fehlen zudem die Semantik und die Methoden, die OPC UA bietet. OPC UA hat eine integrierte Sicherheitsfunktion und ist ein anerkannter internationaler Standard für die Kommunikation vom Sensor bis zur Cloud, der ständig weiterentwickelt wird. Der Unterschied liegt in der Interoperabilität des Systems – ohne sie ist der Maschinen- oder Anlagenbetreiber an einen Anbieter und eine bestimmte Automatisierungslösung gebunden. Die Kommunikation und Synchronisierung mit anderen System ist nicht möglich. In einem Werk mit mehreren Herstellern bedeutet dies, dass die Kommunikation nicht sicher ist und erweiterte Funktionen wie Zustandsüberwachung, Leitungsabgleich, vorausschauende Wartung, Maschinenoptimierung, einfache Inbetriebnahme und Wartung nicht implementiert werden können. Das bedeutet, dass Maschinenbauer auf das Innovationsvermögen des jeweiligen Anbieters beschränkt sind.

Wussten Sie eigentlich, dass OPC UA over TSN

… 18-mal schneller ist als die derzeit schnellste Lösung?

… es gestattet, OT- und IT-Netzwerke zusammenzuführen, ohne den Maschinenbetrieb zu beeinträchtigen?

… der anerkannte internationale Standard für alle Kommunikationsanwendungen von der Sensorebene bis zur Cloud ist und damit herstellerübergreifende Interoperabilität gewährleistet?

… durch OPC-UA-Sicherheitsmechanismen, wie Benutzerauthentifizierung und Autorisierung, Verschlüsselung und Zertifikatshandling, Cyber-Sicherheit garantiert?

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