ctrlX AUTOMATION sprengt Grenzen

OPC UA over TSN mittelfristig dominierender Standard

Beides gehört zusammen, denn nur, wenn auf der Feldebene Aktoren und Maschinen untereinander Daten mit offenen Standards austauschen, kann die IT parallel zur Steuerung darauf zugreifen. Darum haben wir in zahlreichen Kunden­workshops mit Maschinenherstellern und Endanwendende diskutiert, welches Automatisierungs­protokoll für sie die größte Investitions­sicherheit erfüllt.

Wir einigten uns in allen Workshops sehr schnell darauf, dass auf mittlere Sicht OPC UA over TSN der dominante Standard zum Echtzeit-Datenaustausch zwischen Steuerungen verschiedener Hersteller sein wird. Das wird auch die Integration von neuen Maschinen in bestehende Linien massiv vereinfachen. Wir gehen davon aus, dass der neue Standard bald auch zur Verknüpfung von I/O-Komponenten und Servoantrieben eingesetzt wird. Deshalb war Bosch Rexroth eine der Gründerfirmen der „OPC UA over TSN Shapers Initiative“, die unter dem Dach der OPC Foundation als Field Level Communications Initiative eine feste Heimat gefunden hat. Namhafte Automatisierungsanbieter sind daran beteiligt und die Initiative gewinnt stetig neue Mitglieder.

OPC UA nutzt Standards und Sicherheits­mechanismen der IT-Welt. Mit der Echtzeit­erweiterung Field Level Communication inklusive TSN erfüllt OPC UA zusätzlich die Anforderungen an die OT. Schon jetzt sind in der Steuerung ctrlX CORE ein OPC UA Server und Client integriert, die auch die neue OPC UA PubSub-Spezifikation unterstützen. Die Umsetzung von OPC UA over TSN ist vorbereitet. Wenn OPC FLC Echtzeit-Querkommunikation verfügbar ist, müssen Maschinen­hersteller und Endanwendende einfach nur eine App installieren und können auf OPC UA over TSN umstellen. Die Spezifikation soll 2020 abgeschlossen sein. Die Integration in ctrlX CORE ist bereits fest eingetaktet. Wir werden dieses neue Protokoll bis auf die Feldebene führen, um E/A-Komponenten und Servo-Antriebe anzubinden.

Aber, und das war eine sehr kontrovers diskutierte Frage, welches Protokoll soll bis dahin zum Einsatz kommen? Der Maschinenbau wird noch eine ganze Reihe von Jahren parallel bereits etablierte Automatisierungs­protokolle einsetzen. Auch hier bekamen wir klare Aussagen von ctrlX AUTOMATION Leitkunden: Für Anwendende zählt vor allem, wie groß das Ökosystem ist, wie viele Geräte unterschiedlicher Hersteller sie ohne Zusatzaufwand einsetzen können. Hier ging die Tendenz eindeutig Richtung EtherCAT, weil dieses Ökosystem bereits eine sehr große Anzahl an Peripherie­geräten umfasst. Gleichzeitig bleibt die Multi-Ethernet-Schnittstelle mit SERCOS und weiteren gängigen Ethernet-basierten Protokollen erhalten. Anwendende können Antriebe weiterhin mit diesen Standards an ihrer Steuerung betreiben.

Mehr als 30 Verbindungs­möglichkeiten zur IT

Auf der IT-Seite ist die Situation wesentlich unübersichtlicher. Ein Aha-Erlebnis war ein großes Plakat in DIN A0. Dort hatte die IT unseres bereits stark vernetzten Leitwerks für Antriebe und Steuerungen gefühlt mehrere Dutzend Kästchen eingezeichnet. Jedes Kästchen steht für ein fertigungsnahes IT-System. Es sind so viele IT-Fäden gespannt, dass die Endkundschaft zu Beginn gar nicht weiß, wo sie bei Optimierungs- und Erweiterungs­projekten anfassen soll. Wir kennen Investitions­projekte, deren geplanter Start of Production um mehrere Monate verschoben wurde, weil zahlreiche Interfaces zu den verschiedenen IT-Systemen programmiert werden mussten. Und die Anwendende können sicher sein: Wenn sie sich heute für ctrlX AUTOMATION mit EtherCAT entscheiden, bietet Bosch Rexroth auch einen einfachen Migrationspfad zu OPC UA über TSN.

Diesen Aufwand reduziert ctrlX AUTOMATION erheblich. Bereits zum Start unterstützt die Plattform mehr als 30 Standards der IT und verbindet sich zu zahlreichen Enterprise-IT- und Cloud-Systemen. Die Zahl wird schnell wachsen, denn niemand weiß, welche Standards in fünf Jahren zum Einsatz kommen. Diese Herausforderung löst ctrlX AUTOMATION durch die für den Maschinenbau revolutionäre Software-Architektur. Sie basiert auf dem Echtzeit-Betriebssystem Linux, das durch eine große Community dynamisch weiter­entwickelt wird. Zukünftige Kommunikations­standards laden Anwendende einfach über Apps in die Steuerung – und können sie innerhalb von Minuten einsetzen. Durch das zentrale Nervensystem, das ctrlX Data Layer, können diese Apps Echtzeit- und Nicht-Echtzeit­daten austauschen. Mehr noch, durch Quer­kommunikation bildet das ctrlX Data Layer die Daten aller verbundenen Steuerungen ab. Damit sparen sich Anwendende eine separate Liniensteuerung.

Edge-Computing steigert Produktivität

ctrlX AUTOMATION nutzt bereits jetzt neue Möglichkeiten, mit Edge-Computing Prozesse und Zustände zu überwachen und zu optimieren. Dazu haben wir die Automations­pyramide ein Stück weit aufgelöst. Edge-Server greifen auf das ctrlX Data Layer und damit alle Apps und Daten bis auf Aktor/Sensor Ebene zu. Damit kann die Software on Edge beispielsweise den Zustand eines Antriebsstrangs während des laufenden Betriebs überwachen und direkt die Produktivität beeinflussen. Dieser Ansatz lässt sich einfach skalieren.

Sowohl online als auch offline können mit ctrlX IOT Maschinen­daten transparent bis zu sechs Monate in die Vergangenheit gespeichert und angezeigt werden. ctrlX IOT integriert sich perfekt in das Bosch Nexeed Industrial Application System, ein sich ständig weiter­entwickelndes Industrie 4.0-System für die vollvernetzte Fertigung und Logistik für den Einsatz in der Enterprise-IT oder in Clouds. Dies ermöglicht beispielsweise, alle Antriebs­stränge eines globalen Werksverbunds zu erfassen, zu analysieren, zu vergleichen und bei Bedarf konkrete Handlungs­anweisungen zu geben.

ctrlX AUTOMATION ist die zukunfts­sicherste Automatisierungs­plattform am Markt, weil sie radikal offen ist. Mit EtherCAT eröffnet sie den Zugang zum größten Ökosystem für die Automatisierung. Die neue Software-Architektur mit dem ctrlX Data Layer unterstützt bereits heute mehr als 30 Verbindungs­möglichkeiten mit der IT und integriert zukünftige Standards einfach per App. Damit wachsen OT und IT erstmals wirklich zusammen.

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