Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB

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  • Publication
    Untersuchung der Netzlastrobustheit von OPC UA - Standard, Profile, Geräte und Testmethoden
    ( 2018)
    Gamper, Sergej
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    Krishna Poudel, Bal
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    Schriegel, Sebastian
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    Pethig, Florian
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    Jasperneite, Jürgen
    Momentan werden neue Kommunikationstechnologien wie z. B. OPC UA, TSN oder auch SDN ausgearbeitet und eingeführt, um den Anforderungen einer Industrie 4.0 gerecht zu werden. Dabei konzentriert man sich verständlicherweise hauptsächlich auf die funktionalen Aspekte der jeweiligen Technologie. Dabei können bestimmte grundlegende Qualitätsmerkmale aber leicht unterschätzt oder einfach übersehen werden. Dieses Dokument beschäftigt sich mit der Fragestellung, ob das Thema der Netzlastrobustheit bei OPC UA im Standard oder bei der Zertifizierung der OPC UA-fähigen Geräte bereits eine Rolle spielt. Wie die Erfahrungen der letzten Jahrzehnte in der Nutzung der Ethernet-basierten industriellen Netzwerke (z. B. PROFINET) zeigen, spielt dieses Thema eine sehr wichtige Rolle.
  • Publication
    Ethernet TSN Nano Profil - Migrationshelfer vom industriellen Brownfield zum Ethernet TSN-basierten IIoT
    ( 2018)
    Schriegel, Sebastian
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    Biendarra, Alexander
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    Kobzan, Thomas
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    Leurs, Ludwig
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    Jasperneite, Jürgen
    IEEE 802.1 Ethernet TSN ermöglicht Netzwerkkonvergenz für zeitsensitive Applikationen und Protokolle und ist damit eine wichtige Basistechnologie für universelle, einheitliche und durchgängige industrielle Kommunikation vom Sensor bis zur Cloud. Es ist allerdings nicht einheitlich definiert, welche TSN- und Ethernet-Funktionen mit welchen Ressourcen (z. B. Speicher) dafür notwendig sind bzw. genutzt werden sollen. Hersteller, die IEC und die IEEE arbeiten deshalb daran Ethernet TSN für den Einsatz in der industriellen Automation in einem engeren Rahmen zu definieren als die IEEE 802.1-Standardfamilie dies tut. Das entsprechende Profil IEC/IEEE 60802 TSN Profile for Industrial Automation soll 2021 fertig sein. Die hohe Einsatz- und Anforderungsbandbreite (Sensor bis Cloud) macht eine homogene Lösung aber schwer und die Entwicklung und Verbreitung der Technologie in den Anwendungen wird sehr viel Zeit benötigen. In diesem Beitrag wird ein TSN-Nano Profil vorgeschlagen, das einerseits Ethernet TSN für die Feldebene (Sensoren und Aktoren) skalieren soll und andererseits passende heutige IEC-Echtzeit Ethernet-Hardware mit speziellen Umsetzungsmethoden per Firmware mit TSN-Funktionen updaten kann und so die Markteinführung von Ethernet TSN in der Automation und auch das Retrofitting von existierenden Anlagen vereinfacht und beschleunigt. Es wird vorgeschlagen das Ethernet TSN Nano Profil in das IEC/IEEE 60802 TSN-IA-Profil aufzunehmen und so eine Profilskalierung für einfachste Geräte zu erzielen und Retrofitting zu ermöglichen.
  • Publication
    Plug&Produce durch Software-defined Networking
    ( 2018)
    Kobzan, Thomas
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    Boschmann, Alexander
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    Althoff, Simon
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    Blöcher, Emmanuel
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    Schriegel, Sebastian
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    Michels, Jan Stefan
    ;
    Jasperneite, Jürgen
    Dieser Beitrag behandelt das Potential von softwaredefinierten Netzwerken für das Industrie 4.0 Anwendungsszenario Plug&Produce. Um dies umzusetzen, müssen Autokonfigurationsmethoden für das industrielle Netzwerk entwickelt und untersucht werden. Software-definierte Netzwerke eignen sich aufgrund ihrer zentralen Administration dafür, jedoch müssen Mechanismen umgesetzt werden, welche die Autokonfiguration vornehmen. Es wird dargestellt, dass die Netzwerkteilnehmer ihre Selbstbeschreibung an die zentrale Administration kommunizieren müssen, damit diese das Netzwerk verwalten und konfigurieren kann. Anhand eines industriellen Use-case, in dem eine Kamera zwischen Produktionslinien ausgetauscht wird und ohne Konfigurationsaufwand reintegriert werden soll, wird eine erste Implementierung der Mechanismen dargestellt. Ergebnis hieraus ist, dass sich die Kombination aus softwaredefinierter Vernetzung und OPC UA sich dafür eignet. Hierbei werden auf den Netzwerkteilnehmern OPC UA-Server installiert. Die Netzwerkadministration bzw. der erstellte Integrierungsmechanismus verfügt über eine OPC UA-Client Implementierung und kann so die Eigenschaften und Anforderungen der Netzwerkteilnehmer auslesen. Anschließend kann er die Informationen verarbeiten und das Netzwerk durch die Installation von SDN-Flows auf den Netzwerkinfrastrukturkomponenten konfigurieren.