Brückenschlag
Was bringt TSN und OPC UA Vision für die Bildverarbeitung?
Dank dem Erscheinen von OPC UA TSN und OPC Vision können Anwender nun ein und dasselbe Ethernet-Netzwerk, sowohl für zeitkritische Anwendungen, wie etwa die Bilderfassung, als auch für weniger zeitkritische IT-Systeme verwenden. Aufgrund des OPC UA TSN Standards in Netzwerkknoten, inklusive Kameras, PCs, SPS, sowie serverbasierte Systeme, wird TSN zukünftig insbesondere bei der Entwicklung von Edge- wie auch Cloudbasierten Netzwerkanwendungen hilfreich sein.
Bild 1 | Dank neuer Basistechnologien wie z.B. TSN (Time-Sensitive Network) oder OPC UA ist mittlerweile eine sichere und deterministische Kommunikation zwischen der OT- und IT-Ebenen auch für Bildverarbeitungssysteme möglich. (Bild: Lucid Vision Labs Inc)
Der Kerngedanke bei der Industrie 4.0 ist, dass PCs, Kameras, Sensoren, Bildverarbeitungssysteme und andere PC-gesteuerte Geräte in der Produktion miteinander kommunizieren und dem Maschinenbediener intelligente, sowie fertigungsrelevante Daten über seinen Produktionsprozess bereitstellen. In letzter Zeit wird Industrie 4.0 aber auch als Überbegriff für weitere Automatisierungstrends verwendet, z.B. Cyber-physische Systeme, Internet der Dinge (IoT), sowie alles, was mit dem Internet in Verbindung mit Cloud- oder kognitiven Computersystemen zu tun hat. Eine Industrie 4.0 Wirklichkeit werden zu lassen ist allerdings keine einfache Aufgabe. Unternehmen, die sich ernsthaft damit befassen, müssen dafür ihre IT Systemfunktionen wie Email, ERP und CRM, mit ihren Systemen in der Produktionsumgebung (Operational Technology, OT) integrieren, z.B. in Maschinen, Transportsystemen, Steuerung oder der Bildverarbeitung. Allerdings herrschen in beiden Ebenen unterschiedliche Anforderungen an die Reaktionszeit. Während die IT in der Verwaltung in der Regel keine Echtzeitanforderungen hat und Ethernet-basierte Standardprotokolle nutzen kann, werden in der Fertigung generell Echtzeitsysteme benötigt, die Industrial Ethernet-Technologie erfordern. Um eine Echtzeitreaktion über beide Netzwerke zu ermöglichen und gleichzeitig vorhandene industrielle Kommunikationsprotokolle zu verwenden, muss allerdings das bisherige Standard-Ethernet angepasst werden.
Time-Sensitive Network (TSN)
Generell war der Datentransfer zwischen OT und IT in der Verwaltung schon immer schwierig, da die in der Regel offenen OT-Systeme auf passwort- und Firewall geschützte Systeme der IT-Abteilungen treffen. Angesichts der Verfügbarkeit neuer Basistechnologien können nun jedoch auch neue Netzwerkumgebungen gestaltet werden, die sichere Kommunikationsmethoden verwenden und so den Datenaustausch zwischen den beiden Ebenen erleichtern. Eine der Basistechnologien ist aus der IEEE Time-Sensitive Network (TSN) Gruppe hervorgegangen. Sie wird primär genutzt, um Takte in Computernetzwerken mit einer Genauigkeit im unteren Mikrosekunden-Bereich zu synchronisieren. Mit der Anwendung dieses Standards können nun auch zeitkritische Systeme wie Kameras, Sensoren und Bildverarbeitungssysteme, sowie die zeitlich nicht kritischen IEEE-Standard-Ethernet-Netzwerke zur gemeinsamen Kommunikation verwenden. Parallel dazu kann mit der Einführung der OPC UA (IEC62451), ein von der OPC Foundation entwickelter offener Standard genutzt werden, der den Informationsaustausch für die industrielle Kommunikation auf computergestützten Maschinen festlegt, um ein Zusammenwachsen der IT und OT -Ebene zu ermöglichen. Mit OPC UA können Anwender das Datenmodell und die Dienste von OPC nutzen, die eine semantische Interoperabilität bieten.
