Early Access Technology Platform für Time-Sensitive Networking

NI arbeitet gemeinsam mit Cisco und Intel an der Zusammenführung von IT und Betriebstechnik in einem Netzwerk, um das Systemdesign grundlegend zu verändern. TSN stellt Mechanismen bereit, mit denen sich über Standard-Ethernet-Verbindungen verteilte, synchronisierte Systeme mit harten Echtzeitanforderungen erstellen lassen.

Die Plattform wird bereits im Rahmen von Projekten wie z. B. dem TSN-Testbed des Industrial Internet Consortium für Smart Factories eingesetzt, um die Technologie umfassend in Ökosystemen zu testen. Genutzt wird die Technologie darüber hinaus auch vom Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen für die Entwicklung von CNC-Maschinen der nächsten Generation, von der EUV Tech zur Erstellung neuartiger Halbleiterfertigungsmaschinen und vom Oak Ridge National Laboratory (ORNL) für Forschungen rund um das Stromnetz der Zukunft. Da NI in verschiedenen Standardisierungsgremien wie der AVnu Alliance, IEEE 802.1, IEEE 1588, der Internet Engineering Task Force und der OPC Foundation vertreten ist, kann das Unternehmen langjährige Erfahrungen aus der Praxis in die Entwicklung eines gemeinsamen Standards für deterministische Netzwerkübertragungen mit Zeitsynchronisation über konvergente Standard-Ethernet-Verbindungen einbringen.

„Das Oak Ridge National Laboratory arbeitet daran, die Stabilität und Steuerung von Stromnetzen angesichts des zunehmenden Ausbaus erneuerbarer Energiequellen zu verbessern“, so Mark Buckner, Power and Energy Systems Group Leader beim ORNL. „Mit den Technologien von NI und Cisco zeigen wir, wie sich mit Time-Sensitive Networking ganz neue Möglichkeiten für die Koordinierung und Steuerung von Microgrids ergeben, was zu einer deutlich stabileren Stromversorgung führt.“

Echtzeitsteuerung und IT-Daten-Übertragung über eine Infrastruktur

TSN stellt Mechanismen bereit, mit denen sich über Standard-Ethernet-Verbindungen verteilte, synchronisierte Systeme mit harten Echtzeitanforderungen erstellen lassen. Da diese Systeme sowohl für die Echtzeitsteuerung als auch für die Übertragung von IT-Daten dieselbe Infrastruktur nutzen, werden Steuerung, Regelung, Messungen, Konfiguration, Benutzeroberflächen und Dateiaustausch in einem Netzwerk zusammengeführt. Diese Netzwerkkonvergenz mit sicherer Übertragung von Steuerdaten und hoher Leistungsfähigkeit soll das Systemdesign und die Systemwartung grundlegend verändern.

Die Early Access Technology Platform umfasst neue CompactRIO-Controller mit Intel Atom Prozessoren und einem TSN-fähigen I210-Netzwerkanschluss von Intel und stellt so eine schnelle und gleichzeitig energiesparende Lösung zu einem günstigen Preis-Leistungs-Verhältnis bereit. Die Controller werden mit der Systemdesignsoftware LabVIEW programmiert, um die Zeitsynchronisation im Netzwerk aufrechtzuerhalten und sowohl die Verarbeitung auf dem Echtzeitprozessor als auch auf dem FPGA anhand der Zeitvorgaben zu synchronisieren. Da Zeit ein Grundkonzept von LabVIEW ist, lassen sich Signalverarbeitung, Steuer- und Regelalgorithmen und I/O-Timing nahtlos mit geplanten Netzwerkübertragungen sowie zwischen mehreren in einem Netzwerk verteilten Systemen koordinieren.

Interessierte Kunden haben die Möglichkeit, der NI-Community „Time Sensitive Networks“ beizutreten. Die Community bietet neben Informationen zu den Hard- und Softwarefunktionen auch Beispielcode und Dokumentation sowie Unterstützung bei Auswahl und Kauf der passenden Produkte von NI und Partnern für die Erstellung einsatzfähiger TSN-Systeme.