In stark automatisierten Anlagen, in denen alle Geräte drahtlos verbunden sind, ermöglicht die Verwendung dieser Protokolle in Kombination mit IO-Link Wireless, dass ganze Produktionslinien ohne menschliches Eingreifen betrieben werden können. Alle erforderlichen Anpassungen werden nahtlos kommuniziert und ausgeführt.
Im schnelllebigen Bereich der Fertigung, in dem Präzision und Effizienz unverzichtbar sind, ermöglichen industrielle Kommunikationsprotokolle nahtlose Interaktionen zwischen Maschinen, Systemen und Software, um die Betriebsfähigkeiten neu zu definieren und zu verbessern.
Mit der digitalen Transformation der Fertigungsprozesse ist es entscheidend, diese Protokolle zu verstehen und zu optimieren, um wettbewerbsfähig zu bleiben und Fortschritt voranzutreiben.
Was sind industrielle Kommunikationsprotokolle?
Industrielle Kommunikationsprotokolle sind Regelwerke, die festlegen, wie Daten in einem industriellen Prozess ausgetauscht werden. Sie sind standardisierte Sprachen, die Maschinen und Geräte nutzen, um miteinander zu interagieren, sei es zum Weitergeben von Informationen, zum Empfangen von Befehlen oder beides.
Diese Protokolle sind darauf ausgelegt, den Belastungen der industriellen Umgebung standzuhalten, die oft hohe elektrische Störungen sowie hohe Zuverlässigkeitsanforderungen und niedrige Latenzzeiten umfasst (wie sie beispielsweise IO-Link Wireless bietet). Daher sind sie gemäß strenger Leistungskriterien entwickelt.
Üblicherweise verwendete industrielle Kommunikationsprotokolle
Gängige industrielle Kommunikationsprotokolle umfassen:
Ethernet/IP
Ethernet/IP ist ein industrielles Netzwerkprotokoll, das die Kommunikation zwischen industriellen Steuerungssystemen und Anwendungen für die Fabrikautomatisierung ermöglicht. Es basiert auf dem Standard-Ethernet-Protokoll und bildet die Grundlage für offene, sichere und interoperable industrielle Netzwerke.
PROFINET
PROFINET ist ein weiteres Protokoll, das Ethernet als physikalische Schicht verwendet. Es handelt sich um ein Standard-Ethernet-Protokoll ohne Modifikationen, was bedeutet, dass gängige Netzwerkgeräte wie Switches und Router ohne Anpassungen verwendet werden können und der Bedarf an spezieller Ausrüstung reduziert wird.
EtherCAT
EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) ist ein besonders schnelles industrielles Ethernet-Protokoll. Es ermöglicht Echtzeitkommunikation mit präziser Synchronisierung und gewährleistet einen schnellen Datenaustausch zwischen verbundenen Geräten. Die hohe Leistungsfähigkeit und geringe Kommunikationsüberlastung machen EtherCAT ideal für anspruchsvolle industrielle Automatisierungsanwendungen.
OPC UA
OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) ist ein branchenübergreifender Standard für sicheren und zuverlässigen Datenaustausch in der industriellen Automatisierung. Es bietet plattformunabhängige, sichere Kommunikation und nahtlose Integration verschiedener Systeme. OPC UA bietet umfangreiche Funktionen wie Informationsmodellierung, Alarmierung und Zugriff auf historische Daten.
Geschichte der industriellen Kommunikationsprotokolle
Jedoch wurde mit der zunehmenden Notwendigkeit von Interoperabilität und Standardisierung deutlich, dass offene und standardisierte Protokolle an Bedeutung gewannen.
Das Konzept dieser offenen Protokolle lässt sich bis zur Erfindung von Ethernet zurückverfolgen, das schnell für sein Potenzial in industriellen Umgebungen erkannt wurde. Im Laufe der Zeit haben sich diese Protokolle weiterentwickelt und sind zunehmend anspruchsvoller geworden, wobei sie oft Techniken und Technologien aus der IT-Branche übernommen und angepasst haben, um den harten Anforderungen der industriellen Kommunikation gerecht zu werden.
Industrielle Kommunikationsprotokolle überbrücken die Kluft zwischen Werkzeugmaschinen und der Softwareüberwachung
Im Kontext der Fertigung spielt ein kabelloses Industrieprotokoll zur Kommunikation eine entscheidende Rolle dabei, die verschiedenen Elemente der Produktionskette miteinander zu verbinden. Zum Beispiel ermöglichen sie AMRs, Roboter und Kreuzbandsortiersysteme, miteinander und mit zentralisierten Steuersystemen zu kommunizieren – dies ist IO-Link Wireless. Über dieses Protokoll können Systeme zur Arbeitskräfteverwaltung Echtzeitdaten zu Produktionsplänen und Materialbedarfen auf die Werkstattböden übertragen.
Diese Konnektivität geht über den reinen Informationsaustausch hinaus. Es geht um Echtzeitsteuerung und -überwachung, indem ein Rückkopplungsschleife geschaffen wird, die optimale Leistung sicherstellt. Es geht darum, dass Maschinen ihre Prozesse basierend auf den in Echtzeit empfangenen Daten anpassen können. Zudem geht es darum, dass die Produktion von einem digitalen Faden gesteuert wird, der sich durch das gesamte Ökosystem von Design bis zur Auslieferung zieht.
Industrial Communication Protocols Improve Industrial Process Monitoring and Control
With industrial communication protocols, process monitoring and control have reached levels of precision and responsiveness that were once unimaginable. Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) systems use these protocols to gather and analyze information from the production line, feeding back control signals to maintain the desired operating conditions.
In highly automated facilities, where all devices are connected wirelessly, the use of these protocols in combination with IO-Link Wireless means that entire production lines can be run without human intervention, with all the necessary adjustments being communicated and executed seamlessly.
This not only optimizes efficiency but also lowers the risk of human error, leading to improved product quality and consistency.
IO-Link Wireless Enhance Industrial Communication Protocols
Die Fähigkeit von IO-Link Wireless, verschiedene Teile des Fertigungsprozesses miteinander zu verbinden, geht über die digitale Steuerung hinaus. Sie ermöglicht auch eine höhere Effizienz. Durch die Optimierung der Betriebsabläufe ermöglicht IO-Link Wireless die Just-in-Time-Fertigung, minimiert Ausfallzeiten durch präventive Wartung und verwaltet den Energieverbrauch effektiver.
Die IO-Link Wireless Geräte kommunizieren mit dem IO-Link Wireless Master, der wiederum mit der SPS oder Cloud-Anwendungen kommuniziert, wie in der IO-Link Wireless Lösungsarchitektur ersichtlich ist.
Die Effizienz wird weiter gestärkt durch die Rolle, die diese Protokolle bei der Umsetzung der Prinzipien von Industrie 4.0 spielen, wo intelligente, vernetzte Systeme Fabriken flexibler und reaktionsfähiger gegenüber den Kundenanforderungen machen.
Robotik, additive Fertigung, das Industrial Internet of Things (IIoT) und ergänzende Technologien werden durch diese Protokolle zusammengeführt, um intelligente und autonome Produktionsumgebungen zu schaffen.
Conclusion
Industrielle Kommunikationsprotokolle wie IO-Link Wireless sind nicht nur ein integraler Bestandteil der Fertigungslandschaft. Sie gestalten sie aktiv um. Während die Branche weiterhin evolviert und neue Technologien entstehen, müssen sich diese Protokolle weiterentwickeln und noch weiter wachsen. Dies könnte bedeuten, dass sie sich mit Quantencomputing integrieren, sicherer gegen Cyberbedrohungen werden oder sich an neue Materialien und Produktionsmethoden anpassen.
Gabi ist ein erfahrener Manager mit über 20 Jahren Erfahrung in der High-Tech-Industrie und drahtlosen Technologien. Er bringt globale Erfahrung in Unternehmenslösungen aus verschiedenen Unternehmen mit, darunter große Konzerne wie Intel und Stanley Black & Decker sowie Start-up-Unternehmen in verschiedenen Entwicklungsstadien. Zuletzt leitete Gabi die Marketing- und Produktstrategie von AeroScout, einem Pionier im Bereich WI-FI RFID, das von Stanley Black & Decker übernommen wurde. Bei Stanley leitete Gabi die Lösungen, Produkte, Geschäftsentwicklung und das Marketing der STANLEY Healthcare Division, die mehr als 10.000 globale Unternehmenskunden bedient.
Gabi hat einen Abschluss in Informationssystemen und Industrieingenieurwesen (B.Sc. mit Auszeichnung) sowie einen MBA von der Ben-Gurion-Universität.
