TSN in Profinet integriert
Bild 1: (Quelle: Profibus Nutzerorganisation e. V.)
Die Weiterentwicklung von Ethernet in der IEEE 802.1 bietet Echtzeitfunktionen für alle Anwendungen der industriellen Automatisierung wobei ein hohes Maß an Robustheit bei hoher Auslastung der Netze sowie die notwendige Deterministik für zeitkritische Anwendungen bis hin zum Motion Control gewahrt bleibt. Die Arbeitskreise, die für Profinet verantwortlich sind, haben bei der Integration von TSN in Profinet auf Parameter zurückgegriffen, welche in den relevanten IEEE 802.1-Standards spezifiziert sind. Hier zählen insbesondere die Funktionen Synchronisation mittels „802.1 ASrev“, TAS (time aware shaper, 802.1Qbv) und Preemption (802.1Qbu). Da TSN lediglich einen Layer 2 für die Kommunikation definiert, war es leicht TSN in das Applikationsprotokoll von Profinet zu integrieren. Eine wesentliche Erkenntnis der bisherigen Arbeiten war aber auch, dass die einfache Konfiguration der TSN-Netzwerkparameter ausschlaggebend für die Akzeptanz bei den Anwendern sein wird. Daher bevorzugt PI vor allem das dezentrale Konfigurationsmodell der IEEE.
Fester Bestandteil der TSN-Strategie ist, dass Profinet in der Feldebene auch mit unterlagertem TSN arbeiten kann. Die Anwendersicht bleibt dabei unverändert, wozu insbesondere Zugang zu Daten, Diagnose aber auch Profile wie Profisafe, gehören. TSN bietet neben RT/IRT für Profinet einen zusätzlichen Layer-2-Zugang zu einem konvergenten Ethernet-TSN-Netzwerk (Bild 1).
Bei der Integration von TSN in Profinet wurden zum einen diejenigen Teile aus dem Portfolio der umfangreichen Features von TSN ausgewählt, die einen optimalen Nutzen bringen. Zum anderen wurden skalierbare auf die jeweilige Anforderung zugeschnittene Gerätefunktionen festgelegt.
Ebenso wichtig war es herauszuarbeiten, welche hardwarenahen Features TSN für die Unterstützung einer entsprechenden langfristigen Entwicklungsplanung zur Verfügung stellen soll. Dies wird voraussichtlich mehr Möglichkeiten für das Gerätedesign mit sich bringen. PI erwartet, dass in naher Zukunft neue Standard-Ethernet-Bausteine mit TSN verfügbar sein werden, was Profinet neben den 100 Mbit/s einen leichten Einstieg in die Gbit/s-Klasse ermöglichen wird.