Seit Jahren ist Profinet ein unverzichtbarer Bestandteil vieler industrieller Automatisierungen weltweit. Mit der Einführung industrieller 5G-Netzwerke stand die Branche jedoch vor einer Herausforderung: Wie lassen sich die Vorteile moderner privater 5G-Netzwerke mit der etablierten Profinet-Kommunikation kombinieren und über Hunderte dezentraler Schnittstellen und Geräte hinweg effizient zentral managen?
Diese Kommunikationsanbindung und Nachrüstung bestehender Maschinen ist vor allem für bewegliche Komponenten der Industrie interessant. In der Intralogistik können zum Beispiel fahrerlose Transportsysteme (FTF), ferngesteuerte Kräne oder Roboter und Maschinen in der Produktion zentral über ein eigenes 5G-Netz gesteuert und automatisiert werden. Das spart Kosten und Energie, reduziert den Wartungsaufwand und erhöht die Flexibilität in Produktion und Disposition durch den reibungslosen und sicheren Betrieb einer zuverlässigen drahtlosen Kommunikation in Echtzeit.
Die Herausforderungen von Profinet und 5G-Netzen in der Industrie
Besonders im Kontext von industriellen 5G-Netzen werden häufig Anwendungsfälle rund um industrielle Automatisierung diskutiert, die die Übertragung von Profinet-Kommunikation innerhalb der neu implementierten 5G-Netze erfordern. Profinet, ein etablierter industrieller Ethernet-Standard, findet Anwendung in der Automatisierung der Fertigung und Prozessautomatisierung und wurde für kabelgebundene Verbindungen entwickelt.
Insbesondere bei Echtzeitübertragungen können die Fähigkeiten von Profinet jedoch aufgrund von Latenzzeiten, Informationsverlusten (Packetloss) oder Schwankungen eingeschränkt sein. Außerdem erfordert Profinet den Zugriff auf die Datenschicht (Layer 2), während 5G die Kommunikation auf der Netzwerkschicht (Layer 3) ermöglicht. Obwohl die Unterstützung von Netzwerken der Schicht 2 (Ethernet PDU) in 5G in der 3GPP-Version 16 spezifiziert ist, wird die Chip-Unterstützung und die OEM/ODM-Integration (Original Equipment Manufacturers /Original Design Manufacturers) für den Massenmarkt voraussichtlich noch 2-5 Jahre dauern.
Es gibt jedoch bereits Lösungen: Die VXLAN-Technologie ermöglicht es im Allgemeinen, den Profinet-Verkehr zu tunneln, aber für industrielle Anwendungen müssten Hunderte bis Tausende dieser Tunnel verwaltet werden. Dies begrenzt derzeit die direkte und skalierbare Implementierung von Profinet-Technologien in 5G-Netzen.
Wir setzen um - Skalierbare industrielle Automatisierung und Remote-Steuerung über Profinet und 5G
Wir überwinden technische Hürden, um die Lücke zu schließen, bis die Layer-2-Kommunikation in 5G-Privatnetzen zum Mainstream wird, und arbeiten an einer stabilen und skalierbaren Profinet-Kommunikation in unseren industriellen 5G-Netzen, um die zentrale und dezentrale Steuerung von massiven Geräten und Schnittstellen zu ermöglichen.
Mit der VXLAN-Technologie übersetzen wir zwischen den beiden Technologien und ermöglichen eine transparente und sichere Übertragung von Profinet Layer 2-Protokollen über Netzwerkgrenzen hinweg, einschließlich 5G-Infrastrukturen (Layer 3), und zielen darauf ab, eine skalierbare Verwaltung und Steuerung in einer zentralen Plattform zu ermöglichen. Dies ermöglicht den skalierbaren Einsatz von Profinet in industriellen 5G-Netzwerken und den Ersatz von lokalen Steuerungen und Personal auf einzelnen Geräten.
Implementierung im Seehafen Wismar zur Remote-Steuerung von Kränen
Gemeinsam mit der iSAM AG, Spezialisten für kundenspezifische Prozessautomatisierung, realisieren wir eine individuelle Lösung zur effizienten Remote-Steuerung von bisher kabelgebundenen Kränen auf Basis von Profinet in dem von COCUS im Seehafen Wismar eingesetzten 5G-Netz. Durch Retrofitting der Kräne und Einbindung dieser in das 5G-Netz sollen diese demnächst remote und zentral gesteuert werden.
Dies ermöglicht die Implementierung effektiverer und effizienterer kabelloser Prozesse, die Automatisierung von Betriebsaufgaben und die Reduzierung manueller Neustarts von 3-4 Stunden auf Minuten.
Wir arbeiten bereits heute an der Machbarkeit und Effizienz von Profinet in industriellen 5G-Netzwerken und schaffen damit eine solide Grundlage für zukünftige Implementierungen und Industrieautomatisierungen in ähnlichen industriellen Umgebungen. Wir sind stolz darauf, die Zukunft der Automatisierung der Industrie 4.0 nach unserem Leitsatz mitzugestalten: Connecting industries, empowering innovation.
