Interview mit Andreas Melkus, Obmann-Stellvertreter der Varan-Bus-Nutzerorganisation Stabil, rund und erprobt

IEJ: Nach Jahren der generellen Ethernet-Entwicklung in der Industrie, wo hat sich Varan hier positioniert? Melkus: Varan hat ganz klare Vorteile in Anwendungen, bei denen kurze Zykluszeiten, hohe Datensicherheit und flexible Netzwerk-Topologien gefordert sind. Varan wurde 2006 eingeführt, da die damals zur Verfügung stehenden Ethernet-Bussysteme eine oder mehrere dieser Anforderungen nicht erfüllen konnten. Daran hat sich bis heute nichts Wesentliches geändert. Grundsätzlich steht natürlich immer die Frage im Raum, was harte Echtzeit ist. Wir verstehen darunter Zykluszeiten von einer Millisekunde und deutlich darunter, verbunden mit einem Jitter wesentlich kleiner einer Mikrosekunde. Dies sind Werte, die für eine hochdynamische Antriebssteuerung erforderlich sind. Als einziges Echtzeit-Ethernetsystem hat Varan die Eigenschaft, dass in jedem Bustakt sichergestellt ist, dass alle Teilnehmer alle benötigten Informationen erhalten haben. Eine fehlerträchtige \’Vorwärts Interpolation\‘ in den Busteilnehmern, für den Fall, dass durch Störungen einzelne Übertragungen gestört werden, entfällt. Ein weiteres Merkmal ist die Bustopologie. Hier gibt es zwei grundlegende Philosophien: Linie oder Baum. Varan ist auf einer Baumstruktur aufgebaut, da nur diese Topologie eine beliebige Erweiterung eines Systems im laufenden Betrieb erlaubt und das sogar ohne einen einzigen Frame zu verlieren. Die von anderen Systemen verfolgte Linienstruktur kommt in einer Baumstruktur als Teilvariante sowieso vor. Die Baumstruktur hat neben \’Hot Plug in/out\‘ noch den Vorteil der einfacheren Fehler-Lokalisierung und dass der Ausfall eines Astes keinen Einfluss auf das restliche System hat. Eine interessante und aktuelle Studie von Quest über die Verbreitung von Industrial-Ethernetsystemen zeigt, dass Varan konstante Marktanteile hat. Im stark wachsenden Markt der Ethernet-Systeme ist dies ein erfreulicher Status, zumal in dieser Studie zu sehen ist, dass andere Systeme trotz enormen Werbeaufwand Marktanteile verlieren. IEJ: Wir kennen diese Studie auch. Es gibt hier eine große Diskussion. Auf der einen Seite haben wir die Technologie und die praktische Anwendung. Das Andere ist natürlich die Politik, die an diesem Umfeld selbstverständlich auch immer eine große Rolle spielt. Wie ist die Positionierung von Varan in dem genannten Umfeld? Melkus: Wie ja bekannt ist, verfolgt Sigmatek mit Varan keine politischen Ziele. Wir haben 2006 alle Rechte an die Varan-Bus-Nutzerorganisation (VNO) übergeben. Die VNO ist ein eingetragener Verein, in dem Sigmatek keine anderen Rechte hat, verglichen mit irgendeinem anderen Mitglied. Jedes Mitglied hat freien Zugang zur detaillierten Spezifikation von Varan. Diese Spezifikation ist so eindeutig, dass es möglich ist, selbstständig einen Busteilnehmer (den kompletten FPGA-Code!) zu entwickeln. Selbstverständlich kann der Code auch bei uns bezogen werden, – als komplett dokumentierter VHDL Source Code. Damit besteht auch in dieser Variante keine Abhängigkeit. Varan hat zusätzlich den Vorteil der Kombination aus einfacher Implementierung und sehr geringen Teilnehmerkosten. Firmen, die Varan bereits implementiert haben, bestätigen dies so. IEJ: Sie meinen jetzt speziell bei Maschinenbauern? Melkus: Nein, ich meine die Komponentenhersteller. Der Maschinenbauer trifft einmal eine Entscheidung für ein bevorzugtes Bussystem. Interessant ist für ihn in Folge nur, ob er am Markt Anbieter findet, die ihm Komponenten mit dem entsprechenden Bussystem liefern. Solche Komponenten sind beispielsweise Drives, Wegmess-Systeme, Hydraulikventile, aber auch komplexe Geräte wie Roboter oder Temperiergeräte. Hier gibt es bei Varan bereits eine gute und stark wachsende Vielfalt. IEJ: Wo sehen sie bei Varan noch Weiterentwicklungsmöglichkeiten? Zum einen auf technologischer Ebene, zum anderen aber auch bezüglich der Märkte. Melkus: Varan gibt es seit 2006, und es gibt immer noch die Originalspezifikation. Das bedeutet, dass das System äußerst stabil ist. Es gibt nach heutigem Stand keinen Bedarf, irgendetwas dazu zu entwickeln, da nichts fehlt. Das System ist rund und in wirklich hohen Stückzahlen in den verschiedensten Branchen am Markt erprobt. Ein Vorteil von Varan ist, dass man beliebig viele Mastersysteme zusammenlegen kann. Diese können hierarchisch, aber auch parallel aufgebaut sein, sie können alle untereinander kommunizieren und synchronisieren sich automatisch. Zudem müssen die einzelnen Bussysteme nicht im gleichen Takt laufen. Es sind schon Anwendungen mit Zykluszeiten von 50 Mikrosekunden realisiert worden. Trotzdem ist zusätzlich noch die Übertragung von ganz normalen TCP/IP in so einem Varan-System möglich. Ich glaube, viel mehr kann und braucht man zur Performance nicht sagen. Eine Entwicklung von Asics ist derzeit nicht geplant, da für Varan lediglich ein FPGA in der 3-Euro-Klasse benötigt wird, in dem in vielen Fällen noch zusätzliche Funktionalitäten des Busteilnehmers integriert werden können. IEJ: Wo sehen Sie die wesentlichen technologischen Entwicklungen für die nächsten fünf Jahre? Melkus: Eine große Errungenschaft wäre in meinen Augen ein wirklich industrietauglicher preiswerter Stecker – ähnlich dem bekannten D-Sub-Steckverbinder. Die heute angebotenen industrietauglichen RJ45-Stecker sind klobig und relativ teuer, am Grundsatzproblem, dass der RJ45-Stecker für raue Industrieumgebungen nicht gedacht ist, ändert sich nichts. IEJ: Es wurden ja neue Stecker entwickelt, aber letztlich hat sich keiner durchgesetzt. Melkus: Ja, weil hier nur am RJ45-Stecker weiterentwickelt wurde, anstatt einen industriefähigen Stecker zu entwickeln. IEJ: Na ja, hier gab es ja diese M12-Variante. Melkus: Ja, aber genau die M12-Variante, die für den wirtschaftlichen Anschluss von Peripheriegeräten wie Sensoren benötigt wird, ist nie genormt worden. Genormt ist nur der D-Codierte 4-Polige. Die benötigte Versorgungsspannung wurde nicht berücksichtigt. Ein weiteres Zukunftsthema ist auch, wie sich die Übertragung in Funknetzen weiter entwickelt. Ich glaube, dass sich hier noch einiges tun wird. IEJ: Sehen Sie die Funkstrecke auch im harten Echtzeitbereich? Melkus: Ich sehe derzeit noch offene Fragen im Millisekunden-Bereich, speziell wenn mehrere Maschinen nahe beieinander betrieben werden. Die Bandbreite und Anzahl der zur Verfügung stehenden Kanäle ist eher gering. IEJ: Herzlichen Dank für das Interview.