Industrielle Automatisierung

Progressive TSN-Bereitstellung: Mit dem Netzwerk zum Erfolg

Roy Duan

12.17.2024

Die Implementierung von Time-Sensitive Networking (TSN) bietet zwar Vorteile, kann jedoch eine Herausforderung darstellen. Ein stufenweiser Ansatz für die Bereitstellung von TSN führt zu Ergebnissen.

Um intelligente Abläufe zu unterstützen, setzt Industrie 4.0 auf Datenübertragung und Automatisierung in Echtzeit. Es ermöglicht intelligente und präzise Überwachung, Steuerung, Synchronisierung und Produktivität.’

In der Industrie 4.0 Anwendungen zeitkritischer Vernetzung (TSN) werden aufgrund ihrer Fähigkeit, zuverlässige Kommunikation mit geringer Latenz für industrielle Anwendungen bereitzustellen, immer wichtiger.

Es bietet industriellen Umgebungen Vorteile wie:

Echtzeitleistung und präzise Datenübertragung, um kritische Aufgaben genau dann auszuführen, wenn sie erforderlich sind
Verbesserte Koordination und Effizienz durch hochpräzise Zeitsynchronisation, die einen genauen, gleichzeitigen Betrieb aller Netzwerkgeräte gewährleistet
Flexibilität zur Unterstützung mehrerer Kommunikationsmodelle und industrieller Anwendungen
Geringe Kosten und nahtlose Integration in die bestehende Netzwerkinfrastruktur dank Kompatibilität mit Ethernet-Technologie
Vereinfachter Betrieb durch Interoperabilität, die die Zusammenarbeit von Geräten verschiedener Hersteller ermöglicht
Reduzierung von Ausfallzeiten durch optimierte Unterstützung komplexer Systeme mit einer großen Anzahl von Knoten und Kommunikationsanforderungen

5 Gründe für einen Network-First-Ansatz bei der TSN-Einführung

Obwohl die Implementierung zeitkritischer Netzwerke viele Vorteile bietet, kann sie eine Herausforderung darstellen, wenn sie nicht sorgfältig’gehandhabt wird. Bei vorhandenen Geräten (z. B. I/O-Modulen und Servern) und deren Fähigkeit, TSN zu unterstützen, können schnell Probleme auftreten.

Um diese Probleme zu reduzieren, ist die Verwendung einer Strategie zur progressiven TSN-Bereitstellung, bei der das Netzwerk an erster Stelle steht, eine kluge und praktische Wahl.

Anstelle einer umfassenden Überarbeitung werden bei diesem Ansatz TSN-Funktionen schrittweise in Ihre bestehende Netzwerkinfrastruktur integriert. Jede Phase wird sorgfältig geplant und durchgeführt, um Unterbrechungen zu minimieren und eine schrittweise Integration und Tests zu ermöglichen.

Für Industrieanlagen, die zeitkritische Netzwerktechnik in ihr Netzwerk integrieren möchten, bietet diese Strategie viele Vorteile.

1. Reduzierte Bereitstellungsrisiken

Eine forcierte, beschleunigte TSN-Bereitstellung ist höchst riskant, wenn die Hardware vor Ort’nicht den TSN-Anforderungen’entspricht. Probleme mit Geräteinkompatibilität und instabiler Leistung treten schnell zutage.

Durch die schrittweise Bereitstellung können Unternehmen TSN-Netzwerke implementieren. Upgrades in Schritten, um die Stabilität und Effizienz der Netzwerkinfrastruktur sicherzustellen, bevor Geräte aktualisiert oder Server ersetzt werden.

Durch die schrittweise Bereitstellung des Systems können Sie sicherstellen, dass ein Problem, das in einer Phase auftritt, nicht die Stabilität des gesamten Systems beeinträchtigt. Wenn technische Probleme auftreten, können sie methodisch und nacheinander angegangen werden, anstatt drastische Änderungen vornehmen zu müssen, die durch einen massiven gleichzeitigen Austausch verursacht werden.

In jeder Phase kann die Kompatibilität zwischen neu hinzugefügten TSN-Komponenten und bestehenden Systemen getestet werden, um eine nahtlose Integration zu gewährleisten.

2. Sanftere Übergänge

Durch den Einsatz netzwerkorientierter Strategien können Sie die Netzwerkleistung während der TSN-Bereitstellung schrittweise optimieren und verbessern, um einen reibungslosen Übergang zu gewährleisten.

Durch den schrittweisen Austausch alter Geräte können Sie die Wahrscheinlichkeit von Produktionsunterbrechungen durch System-Upgrades verringern. Dieser Ansatz gibt Ihrem Team auch Zeit, neue Betriebstechnologien zu erlernen und kontinuierlich zu übernehmen.

Durch einen schrittweisen Ansatz für Geräte-Upgrades und Serveraustausch bleibt auch Zeit, Ihr Netzwerk anzupassen und zu optimieren, um eine nahtlose Verbindung über das gesamte TSN-System hinweg zu erreichen.’

3. Bessere Nutzung vorhandener Ressourcen

Wenn das Personal und die finanziellen Ressourcen begrenzt sind, ist es entscheidend, wie und wann sie eingesetzt werden.

Sie können einmalige Großinvestitionen vermeiden und die Kosteneffizienz durch schrittweise Upgrades verbessern. Die finanzielle Belastung kann über einen längeren Zeitraum verteilt werden und jede Phase kann geplant werden, um Betriebsunterbrechungen zu reduzieren. Begrenzte Ressourcen und Budgets können den kritischsten Bereichen zugewiesen werden, sodass die wichtigsten technischen Probleme angegangen werden können.

4. Verbessern Sie die Gesamtleistung

Eine stabile, effiziente Netzwerkinfrastruktur ist der Kern der industriellen Automatisierung. Durch einen stufenweisen Ansatz bei der TSN-Integration können Sie die Gelegenheit nutzen, Ihr Netzwerk kontinuierlich zu optimieren, während Sie TSN-Komponenten schrittweise entwickeln. Die TSN-Technologie bietet eine hochpräzise Zeitsynchronisation und eine Datenübertragung mit geringer Latenz, die für die Reaktionsgeschwindigkeit der Automatisierung und die Regelgenauigkeit entscheidend sind.

Die progressive Bereitstellung von TSN trägt dazu bei, den kollaborativen Betrieb zwischen Geräten und Komponenten sicherzustellen und so die Effizienz zu verbessern.

5. Bauen Sie eine solide Grundlage für zukünftige Expansion

Mit einer Strategie, bei der das Netzwerk an erster Stelle steht, können Sie den Grundstein für zukünftige Erweiterungen legen. Die methodische Einbindung von TSN hilft Ihnen dabei, zukünftige Technologien und Anwendungen besser zu planen und sich darauf vorzubereiten.

Das Design von TSN-Netzwerken ermöglicht eine einfache Skalierbarkeit und erlaubt es Unternehmen, neue Geräte und Dienste auf der Grundlage ihrer Geschäftsanforderungen zu integrieren.

Als langfristige Investition könnte die schrittweise Entwicklung von TSN Ihnen dabei helfen, im Laufe der Zeit umfangreichere technische Upgrades umzusetzen.

Die 10 Schritte zur stufenweisen TSN-Bereitstellung

Um den Erfolg der TSN-Netzwerkentwicklung zu verbessern, werden in immer mehr Industrieumgebungen Strategien für die stufenweise Bereitstellung eingesetzt. Belden hat einen eigenen 10-stufigen Prozess entwickelt, der Sie schrittweise durch einen Network-First-Ansatz bei der TSN-Integration führt.

1. Kommunizieren Sie über Ziele und Bedürfnisse

Alles beginnt mit Gesprächen, um Ihre bestehenden Netzwerkbedingungen, Prognoseziele, Geschäftsziele und spezifischen technischen Anforderungen zu verstehen. Dazu gehört auch eine Erörterung Ihrer detaillierten Anforderungen an die industrielle Automatisierung, Echtzeitsteuerung und andere Anwendungen mit geringer Latenz und hoher Zuverlässigkeit.

2. Verstehen Sie die Situation und die Anforderungen

Vor Ort wird die bestehende Netzwerkarchitektur, die Gerätekompatibilität, die Netzwerkverkehrsmodi usw. evaluiert.

Basierend auf Ihren Geschäftsprozessen und betrieblichen Anforderungen analysieren und ermitteln wir Ihre Anforderungen an die Netzwerkleistung hinsichtlich Parametern wie Bandbreite, Verzögerung, Jitter und Paketverlustrate.

3. Klassifizieren Sie Ihre Daten

Basierend auf Ihren Anforderungen wird der Datenverkehr in drei Kategorien der Priorisierung eingeteilt: hoch, mittel und niedrig. Für jede Kategorie werden spezifische Quality of Service (QoS)-Richtlinien definiert, um sicherzustellen, dass kritischer Datenverkehr bevorzugt verarbeitet wird.

4. Entsprechende TSN-Level bestimmen

Basierend auf der Datenklassifizierung können entsprechende TSN-Service-Level, wie z. B. zyklischer Zeitplan und Stream-Reservierungsprotokoll, konfiguriert werden. Dadurch wird sichergestellt, dass der Datenverkehr mit hoher Priorität die erforderlichen Netzwerkressourcen und Planungsprioritäten erhalten kann.

5. Stellen Sie TSN-unterstützende Switches bereit

Switches werden so ausgewählt, dass sie die TSN-Standards und Ihre Leistungsanforderungen erfüllen. Basierend auf Datenklassifizierung und TSN-Level werden diese Switches dann konfiguriert und eingesetzt.

6. Folgen Sie der netzwerkführenden Implementierung

Um sicherzustellen, dass Ihre neuen Switches mit vorhandenen Geräten kompatibel sind, wird die Netzwerkinfrastruktur im Voraus ersetzt, ohne dass die Endgeräte vor Ort ausgetauscht werden müssen. Anschließend wird die Netzwerktopologie optimiert, um unnötige Netzwerkschichten zu reduzieren und die Netzwerkeffizienz zu verbessern.

7. Führen Sie einen Netzwerkleistungstest durch

Die Leistung von TSN-Switches wird getestet, um sicherzustellen, dass Switches verschiedene Arten von Datenverkehr ordnungsgemäß verarbeiten können. Wichtige Leistungsindikatoren wie Netzwerklatenz, Jitter und Paketverlustrate werden überprüft, um die Compliance mit TSN-Standards und Ihren Geschäftsanforderungen sicherzustellen. Während des Testens werden Fehler identifiziert und behoben.

8. Kontinuierliche Überwachung und Optimierung

Ein Netzwerküberwachungssystem wird eingesetzt, um die Netzwerkleistung und den Gerätestatus in Echtzeit zu verfolgen. Die Netzwerkkonfiguration und -leistung wird dann auf der Grundlage der Überwachungsdaten und der Geschäftsanforderungen optimiert.

9. Erstellen Sie Dokumentation und Schulung

Detaillierte Netzwerkkonfigurationsdokumente und Betriebshandbücher werden erstellt und Ihnen ausgehändigt. Ihr Team wird außerdem in der TSN-Technologie und im Netzwerkmanagement geschult, um sicherzustellen, dass es Ihr neues Netzwerk versteht und für die Wartung bereit ist.

10. Nachfolgende Unterstützung

Schließlich stellen wir sicher, dass Sie Zugang zu kontinuierlichem technischem Support haben, um alle Probleme zu lösen, die während des Netzwerkbetriebs auftreten. Dies ist ein guter Zeitpunkt, um auch mit der Entwicklung eines Plans für Netzwerk-Upgrades und -Erweiterungen zu beginnen, der auf Veränderungen in Technologie und Nachfrage basiert.

Wir’sind bereit, wenn Sie es sind

Eine Strategie zur progressiven TSN-Bereitstellung, bei der das Netzwerk an erster Stelle steht, bietet viele Vorteile. Es reduziert nicht nur das Gesamtrisiko, rationalisiert den Übergang und optimiert die Ressourcennutzung, sondern steigert auch die Netzwerkleistung und schafft eine solide Grundlage für zukünftige Erweiterungen.

Wenn Sie bereit sind, TSN zur Unterstützung der industriellen Automatisierung zu integrieren, sollten Sie diese Bereitstellungsstrategie in Betracht ziehen.’ Belden’ s Team ist hier, um Ihre Fragen zu beantworten und Sie zum Erfolg zu führen.

Erfahren Sie, wie wir die TSN-Technologie unterstützen.