„Mit Profisafe over OPC UA schaffen PI und OPC Foundation die Basis für Industrie-4.0-Szenarien, die sicherheitsgerichtete Kommunikation zwischen den Maschinen untereinander beziehungsweise deren Steuerungen“, betont Karsten Schneider, Vorstandsvorsitzender von PI auf der SPS IPC Drives.

„Mit Profisafe over OPC UA schaffen PI und OPC Foundation die Basis für Industrie-4.0-Szenarien, die sicherheitsgerichtete Kommunikation zwischen den Maschinen untereinander beziehungsweise deren Steuerungen“, betont Karsten Schneider, Vorstandsvorsitzender von PI auf der SPS IPC Drives. Redaktion IEE

Bereits in den 90er Jahren entwickelte PI (Profibus & Profinet International) ein Verfahren für die sicherheitsgerichtete Kommunikation: das Black-Channel-Prinzip zusammen mit einem Protokoll. Profisafe war geboren. Es ermöglicht die gemeinsame Übertragung sicherheitsgerichteter und Standard-Prozessdaten über die gleiche Verbindung. Jedoch ist diese fehlersichere Kommunikation über einen Feldbus oder Industrial Ethernet auf Master-Slave- beziehungsweise Controller-Device-Architekturen begrenzt. „Bis heute gibt es für die sicherheitsgerichtete Controller-to-Controller-Kommunikation aber keinen herstellerübergreifenden Standard“, zeigt Vorstandsvorsitzender Karsten Schneider eine Lücke auf. Bislang sind für die sichere Übertragung zwischen Maschinen und deren Steuerungen untereinander entsprechende Koppler notwendig.

Da sich PI für die Kopplung von Steuerungen für OPC UA entschieden hat, ist es nur konsequent, die Mechanismen von Profisafe auch auf OPC UA auszuweiten. „Die Nutzung der bekannten Mechanismen von Profisafe wird eine wesentliche Vereinfachung für Hersteller bringen, die Profisafe auf OPC UA in ihren Profinet-Controllern realisieren wollen“, ist Schneider überzeugt.

Statusbericht Profinet über TSN

Gut sechs Monate nach der Entscheidung, TSN (Time-Sensitive Networking) für Profinet nutzen zu wollen liegen die ersten Ergebnisse der Working Group vor.Durch TSN können künftig Geräte mit Standard-Ethernet-Controllern entwickelt werden, die alle Anforderungen der industriellen Automatisierung an Robustheit und Deterministik gerecht werden. „Da TSN aber nur den Layer 2 definiert, ist Profinet als Applikationsprotokoll prädestiniert, TSN nahtlos zu integrieren, damit Steuerungen und Feldgeräte miteinander kommunizieren können“, so Schneider.

Der Hauptaugenmerk der Working Group liegt darauf, zu definieren, welche der diversen IEEE 802.1-Standards benötigt werden. Hierzu zählen die Synchronisation mittels 802.1 ASrev, TAS (time aware shaper, 802.1Qbv) und Preemption (802.1Qbu) zu den wichtigen Funktionen. „Eine wesentliche Erkenntnis der bisherigen Arbeiten ist, dass die Konfiguration zu den entscheidenden Kriterien für die Akzeptanz bei Anwendern zählen wird“, so Karsten Schneider. Daher verfolgt PI vor allem das dezentrale Konfigurationsmodell der IEEE, wie es im Testbed des Labs Network Industrie 4.0 erprobt wird.

Advanced Physical Layer

Eigensicheres Ethernet über 1 000 Meter und 2 Drähte

Die Prozessindustrie steht vor der Herausforderung, über die vorhandene Infrastruktur – Tausende über teils sehr lange 2-Draht-Leitungen angeschlossene Fedlgeräte – die Digitalisierung voranzutreiben. Digitalisierung heißt, die Daten der immer intelligenteren Feldgeräte zu nutzen. Dafür braucht es ausreichende Bandbreite. Deswegen ist der Druck groß, eine Ethernet-basierte Lösung für Twisted-Pair bereitzustellen – standardisiert versteht sich.

FieldComm Group, ODVA und PI kooperieren daher bei der Entwicklung einer gemeinsamen eigensicheren Übertragungsphysik für ihre Ethernet-Protokolle. Gemeinsam mit Anbietern möchten die Organisationen die Arbeitsgruppe IEEE 802.3cg unterstützen, die aktuell einen Standard entwickelt, der mit 10 Mbit/s über eine 2-Draht-Leitung inklusive optionaler Stromversorgung arbeitet. Außerdem sollen Technologien unterstützt werden, die die Anforderungen explosionsgefährdeter Bereiche bis Zone 0 erfüllen.

Die drei Organisationen erwarten, dass der Ethernet-Standard (10 Mbit/s, 2-Draht-Leitung 1 000 m) bis 2020 abgeschlossen sein wird. 2021 oder 2022 könnten dann die ersten Feldgeräte verfügbar sein.