Kommunikation in Echtzeit 18.05.2022, 07:00 Uhr

Roboter sicherer und effizienter einsetzen – dank 5G-Netzen von Siemens

Fahrerlose Transportsysteme und Roboter erleichtern in großen Fertigungsbetrieben Abläufe und Produktion. Siemens zeigt auf der Hannover Messe, wie diese mobilen Teilnehmer sicher und effizient mithilfe von privaten 5G-Netzwerken eingebunden werden können.

5G-Infrastruktur von Siemens

Siemens schafft mit seiner 5G-Infrastruktur die Basis für die Einbindung von Robotern in die Fertigung.

Foto: Siemens AG

Auf der diesjährigen Hannover Messe präsentiert Siemens, wie die Kommunikation in Echtzeit mithilfe des 5G-Netzes funktioniert. Diese schnelle Art der Übertragung soll vor allem für industrielle Anwendungen deutlich von Vorteil sein. Möglich mache Siemens es durch die Übermittlungstechnologie VXLAN. Die Abkürzung steht für Virtual extensible LAN. Mit dieser speziellen Technologie lassen sich Netzwerke segmentieren, in sogenannte Layer einteilen und zugleich ist es auch ein Verkapselungsprotokoll. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, ein virtuelles Netzwerk zu verwenden, das auf dem physischen sitzt. Das sorgt für mehr Agilität und Flexibilität. Damit soll zum Beispiel Kommunikation und Datenübertragung auch in Umgebungen stattfinden können, die extrem groß sind und nur eine beschränkte Anzahl von VLANs zulassen.

Netzwerkunterstützung durch Digitale Zwillinge

Siemens setzt die Übermittlungstechnologie VXLAN in den eigenen 5G-Routern sowie verschiedenen Sicherheitsanwendungen ein. Das VXLAN kapsuliert das sogenannte Profinet-IO-Protokoll, welches im Layer 2 übertragen wird, in Layer-3-Pakete. Der Layer 2 ist der sogenannte „Data-Link-Layer“ und für die hardwaremäßige Netzwerkkommunikation verantwortlich. Der Layer 3 ist die Network-Schicht. Der Clou: Auf diese Art und Weise kann Profinet  über Netzwerkgrenzen hinweg  kommunizieren. Das sogenannte Profinet ist ein offener Industrial-Ethernet-Standard, der für die Automatisierung genutzt wird. Dafür werden gängige IT-Standards verwendet. Es ist einerseits Echtzeit-fähig und andererseits lassen sich Bus-Systeme damit verbinden.

Mehr Flexibilität in der Produktion: Roboter in sicheren 5G-Netzen

Indem die Siemens-Lösung für die Layer-2-Kommunikation 5G verwendet wird, wird eine Kommunikation möglich: So können zum Beispiel eine zentrale Steuerung mit dezentralen Peripherie-Baugruppen auf mobilen Teilnehmenden wie Fahrerlose Transportsysteme (FTS) kommunizieren. Eine lokale Steuerung auf den FTS ist deshalb nicht mehr notwendig. Dadurch ließen sich einerseits Kosten einsparen und zum anderen reduziere sich auch der Wartungsaufwand. Siemens zeigt ein solches System auf der Hannover Messe – am Stand der Organisation „5G-ACIA“ in Halle 9.

Der Hersteller hat noch weitere Innovationen im Gepäck: zum Beispiel den Prototyp eines privaten industriellen Standalone-5G-Netzes. Mobile Roboter und Fahrerlose Transportsysteme sind sogenannte bewegliche Teilnehmende in einer Produktionsanlage. Sie sorgen für mehr Flexibilität in der Produktion. Zugleich brauchen sie aber auch eine zuverlässige drahtlose Kommunikation. Nur wenn die gewährleistet ist, können die beweglichen Teilnehmer reibungslos und sicher im Betrieb funktionieren.

5G-Netz mit speziellem Router ermöglicht auch die Übertragung sicherheitsrelevanter Signale

Das Standalone-5G-Netz, das Siemens auf der Hannover Messe zeigt, kann von Unternehmen vor Ort getestet werden. Der Prototyp basiert auf einem sogenannten Release 15. Dieses industrielle 5G-Netz nutzt das Spektrum für in Deutschland verfügbare Campusnetze, das 3,7-3,6 GHz Band. Es gibt bereits Unternehmen, die dieses neue Netz testen. Die ersten Erfahrungen seien vielversprechend. „Innerhalb des privaten 5G-Netzwerks von Siemens zeigen wir auf der Hannover Messe, wie mit unserem industriellen 5G-Router jetzt auch sicherheitsrelevante Signale über Mobilfunk übertragen werden. Die Inbetriebnahme unseres 5G-Routers innerhalb des Siemens-Netzwerks war besonders einfach“, sagt Frank Hakemeyer, Director Communications Interfaces bei Phoenix Contact.

Als weiteres Produkt innerhalb dieser Reihe präsentiert Siemens auf der Messe auch seinen industriellen 5G-Router für den Schaltschrank. Er stellt die Verbindung her zwischen lokalen Industrieanwendungen und öffentlichen 5G- und 4G-Mobilfunknetzen. Der Router ermöglicht zum Beispiel eine Fernüberwachung sowie eine Wartung über ein öffentliches Mobilfunknetz von Anlagen, Maschinen, Steuerelementen und anderen industriellen Geräten. Er ließe sich auch in private 5G-Netze integrieren. Dadurch würden beispielsweise Anwendungen mit mobilen Robotern in der Fertigung oder der Betrieb autonomer Fahrzeuge in der Logistik möglich. Aktuell entwickle Siemens noch ein eigenes 5G-Ökosystem. Es soll aus einer 5G-Infrastruktur für private 5G-Netze und Endgeräten bestehen. Nach Angaben des Unternehmens soll es im nächsten Jahr erhältlich sein.

Die Hannover Messe findet in diesem Jahr vom 30. Mai bis 2. Juni auf dem Messegelände in Hannover statt. Sie gilt seit Jahrzehnten als Leitmesse für die Industrie und hat internationale Bedeutung. In diesem Jahr stehen die Themen Dekarbonisierung, Industrie 4.0, IT-Sicherheit, KI und Maschinelles Lernen, Kreislaufwirtschaft, Logistik 4.0 sowie Wasserstoff und Brennstoffzellen als Trendthemen der Industrie im Mittelpunkt.

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