Von Werner Bleisteiner
Die Zeit ist bekanntlich relativ. Auch in der Computer- und Netzwerktechnik. Ein Druck auf die "Enter-Taste" und wenn sich dann in Sekundenbruchteilen via Ethernet eine Internetverbindung aufbaut - dann scheint das schon ziemlich schnell. Aber um auf gleichem Wege eine große Druckmaschine zum Stillstand zu bringen - genauso, als wenn man auf den berühmten roten Notfallknopf drückt - das war bislang nicht möglich. Das in einer Ethernet-Netzwerk-Verbindung häufig verwende Prototoll TCP/IP sei für solche Steuerungsmechanismen zu langsam, erläutert Edgar Küster, Leiter der Abteilung "Strategische Allianzen" der Abteilung "Automation and Drives" bei Siemens in Nürnberg:
Im Standard von TCP-IP sind nur bestimmte Datenlängen zulässig. Allein dieses Datentelegramm von maximal 1530 Bytes benötigt eine bestimmte Zeit für die Übertragung in einem Ethernet-Datenkanal.
Dennoch sei der Ethernet-Standard mit dem TCP/IP-Protokoll wegen seiner Verbreitung und einfachen Handhabbarkeit aber durchaus interessant, künftig so genannte "Feldbus"-Systeme zu ersetzen. Anders ausgedrückt: Konventionelle Netzwerktechnik auch zur Steuerung von Maschinen einzusetzen, die nicht unbedingt ein Computer sein müssen:
Dies ist erstmals die Möglichkeit, auf Basis der Ethernetkommunikation Automatisierungsfunktionen ziehen zu können. Mit Ethernet verknüpfen wir die Vorteile eines offenen Ethernets mit all seinen Funktionalitäten mit den Anforderungen, die heute in der Automatisierungstechnik benötigt werden.
Um das "Zeitproblem" in den Griff zu bekommen, haben die Forscher zwei Techniken entwickelt, die dem Ethernet auf die Sprünge zu helfen: IRT und SRT - Isochrones Realtime und Softrealtime. Letztere ist eine software-basierte Lösung, während bei IRT die für "Echtzeit"-Steuerung von Maschinen notwendigen Daten sogar parallel zu den üblichen Netzwerk-Datenpaketen übertragen werden können:
Wenn wir heute in der Automatisierungstechnik an die üblichen Anwendungen denken, dann reicht es, wenn das in einem Realtime-Zeitraster von etwa fünf bis maximal 20 Millisekunden realisieren können. Dazu benötigen sie nur eine Software-Lösung. Wenn wir aber isochrone Realtimefähigkeit benötigen, dann müssen dafür klare Zeitfenster dafür vorgesehen werden, wenn sie parallel zu den Realtimeaufgaben ohne Begrenzung durch die TCP-IP-Telegramme über das Ethernet gefahren werden sollen.
Die Kapazitäten bestehender Firmennetzwerke würden durch die Einbindung der Maschinen nicht gesprengt, meint Edgar Küster. Ohnehin würde man schon allein aus Sicherheitsgründen die Netzwerke von Verwaltung und Produktion dann trennen, wenngleich natürlich mit Schnittstellen versehen. Die Entwicklungen für IRT und SRT seien so gut wie abgeschlossen. Aber: Es sei keinesfalls ein Projekt von Siemens allein, betont Edgar Küster. Vielmehr handle es sich um einen "offenen Standard". Ende 2004 sollen die ersten mit "Realtime-Ethernet" ausgestatteten Maschinen entwickelt werden, 2005 dann auf den Markt kommen. Der rufe jetzt schon danach:
Am höchsten wird der Nutzungsvorteil bei der Ansteuerung von Druckmaschinen, Kunststoffspritzmaschinen oder Verpackungsmaschinen sein. Alle diese Maschinen haben typischerweise einen hohen Bedarf an Realtimefähigkeit. Das werden die ersten Anwendungen sein, die dafür prädestiniert sind.
Die "total vernetzte Fabrik" wird also wohl demnächst schon Realität.
Die Zeit ist bekanntlich relativ. Auch in der Computer- und Netzwerktechnik. Ein Druck auf die "Enter-Taste" und wenn sich dann in Sekundenbruchteilen via Ethernet eine Internetverbindung aufbaut - dann scheint das schon ziemlich schnell. Aber um auf gleichem Wege eine große Druckmaschine zum Stillstand zu bringen - genauso, als wenn man auf den berühmten roten Notfallknopf drückt - das war bislang nicht möglich. Das in einer Ethernet-Netzwerk-Verbindung häufig verwende Prototoll TCP/IP sei für solche Steuerungsmechanismen zu langsam, erläutert Edgar Küster, Leiter der Abteilung "Strategische Allianzen" der Abteilung "Automation and Drives" bei Siemens in Nürnberg:
Im Standard von TCP-IP sind nur bestimmte Datenlängen zulässig. Allein dieses Datentelegramm von maximal 1530 Bytes benötigt eine bestimmte Zeit für die Übertragung in einem Ethernet-Datenkanal.
Dennoch sei der Ethernet-Standard mit dem TCP/IP-Protokoll wegen seiner Verbreitung und einfachen Handhabbarkeit aber durchaus interessant, künftig so genannte "Feldbus"-Systeme zu ersetzen. Anders ausgedrückt: Konventionelle Netzwerktechnik auch zur Steuerung von Maschinen einzusetzen, die nicht unbedingt ein Computer sein müssen:
Dies ist erstmals die Möglichkeit, auf Basis der Ethernetkommunikation Automatisierungsfunktionen ziehen zu können. Mit Ethernet verknüpfen wir die Vorteile eines offenen Ethernets mit all seinen Funktionalitäten mit den Anforderungen, die heute in der Automatisierungstechnik benötigt werden.
Um das "Zeitproblem" in den Griff zu bekommen, haben die Forscher zwei Techniken entwickelt, die dem Ethernet auf die Sprünge zu helfen: IRT und SRT - Isochrones Realtime und Softrealtime. Letztere ist eine software-basierte Lösung, während bei IRT die für "Echtzeit"-Steuerung von Maschinen notwendigen Daten sogar parallel zu den üblichen Netzwerk-Datenpaketen übertragen werden können:
Wenn wir heute in der Automatisierungstechnik an die üblichen Anwendungen denken, dann reicht es, wenn das in einem Realtime-Zeitraster von etwa fünf bis maximal 20 Millisekunden realisieren können. Dazu benötigen sie nur eine Software-Lösung. Wenn wir aber isochrone Realtimefähigkeit benötigen, dann müssen dafür klare Zeitfenster dafür vorgesehen werden, wenn sie parallel zu den Realtimeaufgaben ohne Begrenzung durch die TCP-IP-Telegramme über das Ethernet gefahren werden sollen.
Die Kapazitäten bestehender Firmennetzwerke würden durch die Einbindung der Maschinen nicht gesprengt, meint Edgar Küster. Ohnehin würde man schon allein aus Sicherheitsgründen die Netzwerke von Verwaltung und Produktion dann trennen, wenngleich natürlich mit Schnittstellen versehen. Die Entwicklungen für IRT und SRT seien so gut wie abgeschlossen. Aber: Es sei keinesfalls ein Projekt von Siemens allein, betont Edgar Küster. Vielmehr handle es sich um einen "offenen Standard". Ende 2004 sollen die ersten mit "Realtime-Ethernet" ausgestatteten Maschinen entwickelt werden, 2005 dann auf den Markt kommen. Der rufe jetzt schon danach:
Am höchsten wird der Nutzungsvorteil bei der Ansteuerung von Druckmaschinen, Kunststoffspritzmaschinen oder Verpackungsmaschinen sein. Alle diese Maschinen haben typischerweise einen hohen Bedarf an Realtimefähigkeit. Das werden die ersten Anwendungen sein, die dafür prädestiniert sind.
Die "total vernetzte Fabrik" wird also wohl demnächst schon Realität.