CC Link IE TSN optimiert industrielle Drucktechnik
CC-Link IE TSN ermöglicht eine Verwendung verschiedener Datenverkehrsklassen innerhalb eines Kommunikationszyklus innerhalb desselben Netzwerks. Dadurch ist es möglich, eine System-Performance zu realisieren, die hochperformante Kommunikationszyklen erfordern wie bei
Servoverstärkern. Darüber hinaus können auch Geräte angeschlossen werden, die ein unkritisches Zeitverhalten haben, zum Beispiel ausgelagerte E/A oder Sensorik. So erhält man ein holistisches Netzwerk mit vereinfachter Architektur für verschiedene Komponenten, das allen Ansprüchen
gerecht wird. Das optimiert den Kommunikationszyklus, maximiert die Antriebssteuerungsleistung und verkürzt die Taktzeit in der Produktion. Zudem ermöglicht CC-Link IE TSN einen optimalen bidirektionalen Datenaustausch zwischen IT und OT und stellt die erforderliche Bandbreite für die Datenübertragung im Industrie-4.0-Zeitalter bereit. (Quelle: CLPA)
CC-Link IE TSN ermöglicht eine einheitliche Kommunikation in nur einem Netzwerk – von der OT bis zur IT. (Quelle: CLPA)
C. Behler: „Die CLPA unterstützt Gerätehersteller, Systemintegratoren, Maschinenbauer und Endkunden unter anderem rund um CC-Link IE TSN als zukunftsweisender Schlüsseltechnologie auf ihrem Weg zur Industrie 4.0.“ (Quelle: CLPA)
Wie Unternehmen in der Praxis von Produktivitätssteigerungen durch CC-Link IE TSN profitieren können, zeigt C. Behler am Beispiel des Unternehmens Keller, Hersteller von Sieb-, Tampondruck- und Heißprägemaschinen mit Sitz in Polen, auf. Mit TSN erreicht eine neue Anlage dort deutliche Effizienzsteigerungen beim Bedrucken von Flaschen durch deterministische Motion Control für eine große Anzahl von Servoantrieben. „Das Resultat sind revolutionäre Optimierungen von Leistung, Genauigkeit und Präzision“, berichtet C. Behler.
Im Weiteren verweist er darauf, dass Druck- und Prägevorgänge zu den anspruchsvollsten Motion-Control-Applikationen gehören. „Bei diesen müssen mehrere Achsen exakt synchronisiert werden, um bei größter Geschwindigkeit und zugleich höchster Wiederholgenauigkeit einen effizienten Betrieb zu ermöglichen. Hinsichtlich der Kommunikationsanforderungen muss diese Funktionalität durch eine hoch deterministische Echtzeitsteuerung von mehreren Achsen gleichzeitig unterstützt werden.“ Als zusätzlichen Aspekt führt er an, dass Endanwender nach immer schnelleren und fortschrittlicheren Maschinen verlangten. „Deshalb ist es notwendig, eine Netzwerktechnologie zu implementieren, die dies leistet. TSN ist die Technologie, die diese Anforderungen schon heute erfüllt und darüber hinaus weitere Vorteile für die Zukunft bietet“, so C. Behler. Dazu gehöre die Möglichkeit, durch eine konvergente Netzarchitektur den Maschinenaufbau zu vereinfachen, Kosten zu reduzieren und die Time-to-Market zu beschleunigen. „Möglich wird dies durch die zentrale und gleichzeitige Verarbeitung verschiedener Datenarten in einem Netzwerk, die bisher auf getrennte Netzwerkinfrastrukturen angewiesen waren.“
Als wichtiger Unterstützer von CC-Link IE TSN nutzte Mitsubishi Electric die Kombination von TSN mit der Gigabit-Bandbreite des Netzwerks, um Keller ein System zur Verfügung zu stellen, das eine vollständig deterministische Steuerung von bis zu 128 Achsen ermöglicht. Darüber hinaus bietet die Lösung eine Synchronisierungsgenauigkeit in der Größenordnung von Mikrosekunden. „So erreicht die Maschine eine gleichbleibend hohe Druckqualität beim gegenwärtigen Durchsatz von 3 000 Stück pro Stunde, wobei auch hier eine Steigerung auf 3 600 Stück geplant ist“, berichtet C. Behler weiter.
Vorteile für die Zukunft
Vor einigen Jahren waren Technologien, wie KI und maschinelles Lernen (ML), in der Produktion kaum relevant. „Das hat sich inzwischen geändert, und diese Technologien spielen sogar bei der Prozessoptimierung eine Schlüsselrolle“, sagt C. Behler. Er verweist darauf, dass KI im Allgemeinen große Datenmengen mit Zeitstempeln benötige, um Rückschlüsse auf das Verbesserungspotenzial von Prozessen ziehen zu können. „Es ist davon auszugehen, dass TSN dieser Art von Systemen zum Durchbruch in der Produktion verhelfen wird, indem es die Voraussetzungen für die hierfür nötige Performance der Datenverarbeitung schafft, wie es jetzt schon CC-Link IE TSN anbietet“, lautet seine Einschätzung.
Zudem ist er davon überzeugt, dass branchenübergreifend an Industrie-4.0-Applikationen kein Weg vorbeiführt, um auch zukünftig in den anspruchsvollen und schnelllebigen Märkten wettbewerbsfähig zu sein. „Und damit die ständig wachsende Datenflut, die von automatisierten, smarten Fertigungsstrategien generiert wird, sinnvoll genutzt werden kann, brauchen die Unternehmen robuste und zukunftssichere industrielle Kommunikationsnetzwerke. Erst damit lassen sich die Vorteile der Digitalisierung in vollem Umfang ausschöpfen“, sagt C. Behler. Als die Technologie, die die entsprechenden Voraussetzungen schafft, nennt er noch einmal TSN, „weil diese Technologie konvergente Netzarchitekturen ermöglicht, über die der gesamte OT-Datenverkehr übertragen werden kann. Die OT-Daten sind damit effizienter zu handhaben und können zudem an die IT-Ebene weitergegeben werden, die daraus verwertbare Informationen zur Prozessoptimierung ableiten kann“, knüpft er an seine Ausführungen zu Beginn an. In Kombination mit der Gigabit-Bandbreite bietet TSN außerdem ausreichende Kommunikationskapazität für immer größer werdende Datenmengen zur gemeinsamen Nutzung eines Netzwerks im gesamten Unternehmen.
Quo vadis TSN?
Dass TSN als Netzwerktechnologie für die Zukunft bedeutend ist, zeigt sich für den CLPA-Manager auch durch die gemeinsamen Aktivitäten mit anderen Netzwerkorganisationen zur Förderung branchenweiter TSN-Konformität: Die CC-Link Partner Association (CLPA) arbeitet aktiv im Rahmen der TSN Industrial Automation Conformance Collaboration (TIACC) mit der Avnu Alliance, der ODVA, der OPC Foundation (OPCF) und mit Profibus&Profinet International (PI)zusammen. „Die Organisationen kooperieren zur Entwicklung eines einheitlichen Konformitätstestplans für TSN-fähige Automatisierungskomponenten, um Standardisierung, Interoperabilität und Interkonnektivität zu fördern und somit eine Lösung für TSN-Konformität zu entwickeln“, sagt C. Behler. Auf diese Weise würden die TIACC-Partner die Angleichung von TSN-kompatiblen Lösungen verschiedener Anbieter fördern, was für den Aufbau konvergenter industrieller Automatisierungsnetzwerke unabdingbar sei und eine einfache Integration sowie Offenheit von Netzwerken und Komponenten verschiedener Anbieter fördere. „Die kurzzeitigen Verschiebungen der Entwicklungskapazitäten während der Bauteileknappheit in Richtung Hardware Designanpassungen sind nun passe und unsere Partner arbeiten jetzt intensiv an weiteren Implementierungen von CC-Link IE TSN“, macht er deutlich.
Und insgesamt ist C. Behler überzeugt: „Unsere verschiedenen Partner, wie die Gerätehersteller, die Systemintegratoren, die Maschinenbauer und die Endkunden, sind mit CC-Link IE TSN als zukunftsweisender Schlüsseltechnologie, die eine Grundlage für den effektiven Einsatz von KI und ML liefert, bestens für industrielle Produktion der Zukunft gerüstet. Diese wird gewährleistet durch einfachere Netzwerkarchitekturen und Maschinendesigns, ein mehr an Prozesstransparenz durch die Integration von IT- und OT-Systemen sowie der Einbindung von bestehenden Ethernet-Netzwerken und der CLPA als starkem Partner an ihrer Seite.“