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IP-Kamerabasierte Positionserfassung und Regelung einer Antriebsachse über TSN

IP-Kamerabasierte Positionserfassung und Regelung einer Antriebsachse über TSN

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Detailbeschreibung

Im Kontext einer Industrie 4.0-Anlage ist es notwendig, verschiedenste Komponenten (Maschinen, Controller, Sensoren, Überwachungssystem etc.) zu vernetzen und in die anlagenweite Kommunikationsinfrastruktur einzubinden. Hierbei bietet sich Ethernet als ubiquitärer Vernetzungsstandard an. Fast alle Komponenten verfügen bereits über eine Ethernet-Anschlussmöglichkeit, können leicht damit nachgerüstet werden oder benutzen ein ethernetbasiertes Industriekommunikationsprotokoll.
Viele verschiedene in der Industrie verwendeten Ethernetprotokolle erfordern jedoch eine dedizierte Verkabelung und möglicherweise spezielle Hardwarekomponenten, da sie untereinander inkompatibel sind. Die Integration neuer Komponenten und die Erweiterung bestehender Anlagen, z.B. durch IP-Kameras für die Qualitätskontrolle, die Regelung oder Auswertungen mittels KI-Algorithmen, wird dadurch entweder eingeschränkt oder sehr aufwändig.

Als Lösung bietet sich an, alle Daten in einem gemeinsamen ethernetbasierten Netzwerk zu übertragen. Werden jedoch Daten vieler unterschiedlicher Systeme im gleichen Netz vermischt, kann es aufgrund von Echtzeit- oder Bandbreitenanforderungen in der Kommunikation einzelner Teilnehmer notwendig werden, Datenströme unterschiedlich zu priorisieren oder in einem gesondertem Zeitregime zu behandeln.
Hierbei können die verschiedenen unter dem Namen Time Sensitive Networking (TSN) zusammen gefassten Erweiterungen des Ethernet-Standards helfen. Diese erlauben es unter anderem, in einem Netzwerksegment Zeit- und Bandbreitengarantien zu vereinbaren, welche die Koexistenz von echtzeitkritischen und -unkritischen Datenströmen ermöglichen. Bestehende Protokolle werden hierbei über TSN getunnelt. Durch Priorisierung der unterschiedlichen Datenströme der beteiligten Kommunikationspartner in Kombination mit nanosekundengenauen Zeitschemata werden anschließend die erforderlichen Bandbreiten- und Echtzeitgarantien hergestellt.

Vorteile dieser Lösung: