Verwendung von FANUC EGD für die Hochgeschwindigkeits-Kommunikation zwischen Robotern

Schneller Datenaustausch wird in Multi-Roboter-Zellen entscheidend

Moderne Fertigungszellen erfordern eine enge Koordination zwischen Robotern, die in gemeinsamen Bereichen arbeiten. Das Ethernet Global Data (EGD)-Protokoll von FANUC erfüllt diesen Bedarf mit deterministischer, hochgeschwindigkeitsfähiger Kommunikation, die speziell für den Datenaustausch auf Steuerungsebene entwickelt wurde.

Im Gegensatz zu allgemeinen Ethernet-Protokollen konzentriert sich EGD auf vorhersehbare Zeitabläufe und geringen Overhead. Das macht es besonders effektiv für synchronisierte Bewegungen, Kollisionsvermeidung und verteilte Aufgabensteuerung in Robotersystemen.

Warum die Kommunikation zwischen Robotern wichtig ist

In komplexen Automatisierungsumgebungen arbeiten Roboter selten isoliert. Sie teilen Werkzeugbereiche, übergeben Werkstücke und führen sequenzielle Prozesse aus, die auf Echtzeit-Feedback angewiesen sind.

EGD ermöglicht den direkten Datenaustausch zwischen Steuerungen, ohne auf höherstufige Systeme angewiesen zu sein. Dies reduziert die Latenz und vereinfacht die Architektur im Vergleich zur Kommunikation über SPS.

Abbildung 1. FANUC-Roboter tauschen Daten mit EGD in einer koordinierten Trainingsumgebung aus und demonstrieren Echtzeit-Synchronisationsfähigkeiten.

Verständnis der Kommunikationsarchitektur

Produzent-Konsument-Modell

EGD verwendet eine Produzent-Konsument-Struktur. Ein Roboter veröffentlicht Daten, während andere diese abonnieren, um sie zu empfangen. Dieses Modell unterstützt die Eins-zu-Viele-Kommunikation ohne zusätzliche Konfigurationskomplexität.

Jeder Datenaustausch umfasst eine definierte Größe, ein Aktualisierungsintervall und eine Kennung. Diese Parameter gewährleisten eine konsistente Kommunikationszeit bei allen verbundenen Geräten.

UDP-basierte deterministische Nachrichtenübermittlung

EGD arbeitet über UDP und priorisiert Geschwindigkeit gegenüber der Zuverlässigkeit von Wiederholungsübertragungen. In kontrollierten industriellen Netzwerken sorgt dieser Kompromiss für vorhersehbare Leistung, die für die Bewegungskoordination unerlässlich ist.

Dieses Design vermeidet Verzögerungen durch Paketbestätigungen, wodurch EGD für zeitkritische Automatisierungsaufgaben geeignet ist.

Physische Netzwerkeinrichtung und Einschränkungen

EGD läuft auf Standard-Ethernet-Infrastruktur. Zwei Roboter können direkt verbunden werden, während größere Systeme einen industriellen Ethernet-Switch benötigen.

Abgeschirmte Kabel helfen, die Signalqualität in elektrisch störungsintensiven Umgebungen zu erhalten. Die Netzwerktrennung bleibt kritisch, da EGD-Verkehr nicht für Routing auf Unternehmensebene vorgesehen ist.

Abbildung 2. Die Ethernet-Ports des Controllers müssen korrekt identifiziert werden, um eine ordnungsgemäße Netzwerkkonfiguration und Kommunikationszuordnung sicherzustellen.

IP-Konfiguration und Netzwerkausrichtung

Jeder Roboter muss im selben Subnetz arbeiten und dabei eine eindeutige IP-Adresse haben. Die Konfiguration erfolgt über die Teach-Pendant-Oberfläche.

Die korrekte Portauswahl ist entscheidend. Falsch zugewiesene Ports verursachen häufig Kommunikationsfehler, selbst wenn die IP-Einstellungen gültig erscheinen.

Abbildung 3. Netzwerkparameter müssen bei allen Robotern übereinstimmen, um eine zuverlässige EGD-Kommunikation zu gewährleisten.

Konfiguration des Datenaustauschs zwischen Robotern

Erzeuger-Einrichtung

Der Erzeuger definiert die Ziel-IP, die Datengröße und das Übertragungsintervall. Typische Aktualisierungsraten liegen bei etwa 100 ms, um Reaktionsfähigkeit und Netzwerklast auszubalancieren.

Austausch-IDs verbinden Erzeuger und Verbraucher. Diese Kennungen müssen exakt übereinstimmen, um Kommunikationskanäle herzustellen.

Abbildung 4. Die Erzeuger-Konfiguration definiert, wie und wann Daten über das Netzwerk übertragen werden.

Verbraucher-Einrichtung

Der Verbraucher hört mit derselben Austausch-ID auf eingehende Daten. Timeout-Parameter gewährleisten die Fehlererkennung bei unterbrochener Kommunikation.

Dieser Mechanismus bietet eine einfache, aber effektive Möglichkeit, die Kommunikationsgesundheit ohne zusätzliche Diagnoseschichten zu überwachen.

Abbildung 5. Die Verbraucher-Konfiguration validiert eingehende Daten und stellt die Synchronisation mit dem Erzeuger sicher.

Datenzuordnung zu Rack 88

FANUC weist die EGD-Kommunikation dem Rack 88 innerhalb seines I/O-Systems zu. Ingenieure ordnen interne Register diesem Rack zu, um Signale zwischen Robotern auszutauschen.

Eine genaue Zuordnung stellt sicher, dass übertragene Daten korrekt mit den empfangenden Eingängen übereinstimmen. Selbst kleine Abweichungen können Logikfehler bei koordinierten Abläufen verursachen.

Abbildung 6. Korrekte I/O-Zuordnung gewährleistet eine konsistente Dateninterpretation zwischen produzierenden und konsumierenden Robotern.

Anwendung in realen Fertigungsumgebungen

EGD überzeugt in Anwendungen, bei denen Roboter ohne zentrale Steuerung koordiniert werden müssen. Automobilmontage, Palettierlinien und Schweißzellen profitieren alle von direkter Steuerungskommunikation.

In vielen Fällen kombinieren Ingenieure EGD mit höherstufigen Systemen wie PLC/PAC-Plattformen, um übergeordnete Logik zu steuern und gleichzeitig die Echtzeit-Roboterkoordination zu erhalten.

Branchenperspektive: Eine Verschiebung hin zur verteilten Steuerung

Die Einführung von Protokollen wie EGD spiegelt einen breiteren Trend zur verteilten Intelligenz in Automatisierungssystemen wider. Anstatt sich ausschließlich auf zentrale SPS zu verlassen, kommunizieren Steuerungen zunehmend direkt miteinander.

Diese Entwicklung steht im Einklang mit dem Wachstum industrieller Ethernet-Technologien und spezialisierten Kommunikationsnetzwerk-Lösungen, die Determinismus und Skalierbarkeit priorisieren.

Ansicht des Autors

EGD zeichnet sich nicht dadurch aus, dass es andere Protokolle ersetzt, sondern weil es ein spezifisches Problem vereinfacht: schnelle, vorhersehbare Kommunikation von Roboter zu Roboter. Ingenieure, die seine Grenzen kennen, können es effektiv einsetzen, ohne das System zu überkomplex gestalten.

In der Praxis kombinieren die besten Architekturen EGD für den Echtzeitaustausch mit PLC- oder DCS-Ebenen für die Überwachung. Dieser hybride Ansatz bietet sowohl Geschwindigkeit als auch systemweite Transparenz.

Daniel Reeves, leitender Berichterstatter für industrielle Systeme. Mit 14 Jahren Erfahrung in der Integration von FANUC-Robotik und Siemens Industrie-Netzwerken spezialisiert er sich auf Hochgeschwindigkeits-Automatisierungsarchitekturen und Echtzeit-Kommunikationssysteme.