14.12.2018

Profinet Lösungen für TSN, OPC UA (Safety) und eCl@ss

Über alle Grenzen

Auf einer Pressekonferenz während der SPS IPC Drives hat Profibus&Profinet International (PI) verschiedene News zu den Themen TSN, Safety over OPC UA over Profisafe, IO-Link über OPC UA sowie zur bevorstehenden PI-Konferenz vorgestellt.


PI-Konferenz 2019

Die PI-Konferenz 2019 findet am 19. und 20. März im House of Logistics and Mobility (HOLM) in Frankfurt am Main unter dem Leitthema ´Mit PI ins Zeitalter von Industrie 4.0 im Feld´ statt. Dabei werden nicht nur die PI-Nutzer angesprochen, sondern auch Interessierte an der Digitalisierung im industriellen Umfeld. Die Hauptthemen sind Semantik&Informationsmodelle, Kommunikation, Security sowie neue Geschäftsmodelle. In den bis zu vier parallel stattfindenden Vortragssessions werden aktuelle Entwicklungen, Trends und Anwendungsbeispiele betrachtet sowie ein Blick auf technische Details geworfen.

www.pi-konferenz.de

Profinet mit TSN

Damit Informationen überall in der Industrie zur Verfügung stehen, arbeitet PI derzeit an verschiedenen Themen wie TSN, Profinet oder IO-Link über OPC UA, Safety over OPC UA based on Profinet sowie semantische Standards für eCl@ss.
Bild: ©adam121/stock.adobe.com

Arbeitskreise von PI arbeiten an einer offenen Lösung für die Integration von TSN in Profinet. Die parallel zur Ausarbeitung der entsprechenden Spezifikation stattfindende Umsetzung in Hardware und Firmware durch verschiedene Technologiefirmen hat eine Reihe von Vorteilen. So lässt sich zum einen überprüfen, wie sich die Spezifikationen in reale Produkte umsetzen lassen, und nachweisen, ob die Spezifikation widerspruchsfrei, vollständig und interoperabel ist. Die Interoperabilität zwischen verschiedenen Technologielieferanten gibt Geräteherstellern die Möglichkeit, eine für ihr Gerät optimale Plattform auszuwählen. Der Abschluss der TSN-Spezifikationsarbeiten soll bis zu Hannover Messe 2019 erfolgen, weitere Implementierungen und entsprechende Zertifizierung-Tests sind in Vorbereitung.

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Safety over OPC UA based on Profisafe

Die Joint Working Group zwischen PI und der OPC Foundation hat eine Review-Version der Spezifikation ´Safety over OPC UA based on Profisafe´ für Controller-Controller-Kommunikation erstellt. Die Protokoll-Sicherungsmechanismen (z.B. CRC-Prüfung, Codenames, Monitoring-Number, Watchdog-Überwachung und SIL-Monitor) können dabei übernommen werden. Allerdings sind Anpassungen in den Zustandsmaschinen, den Protokoll-Datagrammen und der Initialisierung notwendig, da jetzt gleichberechtigte Controller untereinander, statt ein Controller mit unterlagerten Devices, kommunizieren. Safety over OPC UA wird beliebige Netzwerktopologien (Linie, Stern, Ring, etc.) unterstützen, wobei Verbindungen prinzipiell auch zur Laufzeit auf- und abgebaut werden können. Ein gegebenes Interface kann abwechselnd von verschiedenen Partnern genutzt werden. Anders als bei den heutigen funktional sicheren Kommunikationsprotokollen müssen nicht mehr alle Teilnehmer schon bei der Projektierung gegenseitig bekannt gemacht werden. Dadurch ist es möglich, der Anlage z. B. einen mobilen Roboter hinzuzufügen, ohne alle feststehenden Maschinen neu parametrieren zu müssen.

Profinet und OPC UA

PI und die OPC Foundation haben in einer Joint Working Group eine Lösung für die Darstellung von Profinet-Daten im OPC UA-Objektmodell spezifiziert. Das Review der Profinet OPC UA Companion Spezifikation steht in Kürze an. Zu den wesentlichen Inhalten der Spezifikation gehören die Erfassung und Darstellung von Assetmanagement- und Diagnosedaten. Über bestehende, mandatory implementierte Profinet-Dienste können Asset- und Diagnosedaten von eingesetzten Geräten in einer Anlagensteuerung eingesammelt und über OPC UA an überlagerte Instanzen geliefert werden. Diesen Service kann auch ein Edge-Gateway, das ergänzend in der Anlage eingesetzt wird, anbieten. Der Vorteil ist, dass an der Steuerung keinerlei Änderungen vorgenommen werden müssen. Eine direkte Integration des OPC-Mappings in ein Profinet-Feldgerät ist ebenfalls möglich.

Empfehlungen der Redaktion

IO-Link über OPC UA

IO-Link wird immer stärker einer der Schlüssel bei der Umsetzung von I4.0-Konzepten, da hierfür vielfältige Informationen aus dem Feld von Produktionsanlagen benötigt werden. Mit der Fertigstellung der technologischen IO-Link Features Safety und Wireless hat die IO-Link Community diese Herausforderung aufgenommen und in Kooperation mit der OPC Foundation die Arbeiten an einer Companion Specification OPC UA for IO-Link gestartet. Im ersten Schritt wurden in einer IO-Link-Arbeitsgruppe Hauptanwendungsfälle definiert. Die Companion Specification wurde einem Review durch die IO-Link-Community und der OPC Foundation unterzogen, die finale Version V1.0 erstellt und verabschiedet. Als nächstes Thema hat eine Arbeitsgruppe die Definition des in der IT-Welt weit verbreiteten JSON-Austauschformats für IO-Link gestartet, mit dem Konfigurationstools herstellerübergreifend angebunden und schlanke Sensor-to-Cloud Applikationen realisiert werden können.

Semantische Standards für eCl@ss

Damit Daten als Basis für einen maschinenverarbeitbaren Datenfluss über die verschiedenen Systeme hinweg vom Sensor bis zur Cloud genutzt werden können, müssen diese mit Hilfe von semantischen Standards in eindeutig nutzbare Informationen gewandelt werden. In Bezug auf die industrielle Automatisierung spielen hier OPC UA und eCl@ss eine wichtige Rolle. Bei OPC UA arbeitet PI mit der OPC Foundation eng zusammen, um Companion Specifications mit definierten Informationsmodellen zur Verfügung zu stellen. Darüber hinaus arbeitet PI gemeinsam mit der FieldComm Group an einem FDI Device Information Model für die Prozessautomatisierung, mit dem Ziel, die Anforderungen der NOA-Architektur optimal umzusetzen. Die Modelle werden in Kooperation mit eCl@ss um Semantik-Identifier für z.B. Geräte-Parameter erweitert, die in den Spezifikationsdokumenten von PI definiert worden sind. In Bezug auf die letztgenannte Kooperation hat eine Joint Working Group ihre Arbeit aufgenommen und die notwendigen Prozessschritte der Zusammenarbeit vereinbart sowie die Freigabeprozesse der Organisationen aufeinander abgestimmt. Im Rahmen eines ersten Projekts wurde begonnen, die relevanten Parameter des PA Profils 4.0 zu ermitteln und Semantik-Identifier zuzuordnen. Das Ergebnis wird in einer Mapping Table festgehalten und auf der PI-Website und im eCl@ss-Downloadportal zur Verfügung gestellt. Die in der Kooperation bearbeiteten Geräte-Parameter werden als Properties in eCl@ss aufgenommen und stellen die benötigten Semantik-Identifier zur Verfügung.

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