Verwendung von FANUC EGD für die Hochgeschwindigkeitskommunikation zwischen Robotern

Schneller Datenaustausch wird in Multi-Roboter-Zellen entscheidend

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

Im Gegensatz zu Ethernet-Protokollen für allgemeine Zwecke konzentriert sich EGD auf ein vorhersehbares Timing und einen geringen Overhead. Dadurch eignet es sich besonders für synchronisierte Bewegungen, Kollisionsvermeidung und die verteilte Ausführung von Aufgaben über Robotersysteme hinweg.

Warum die Kommunikation zwischen Robotern wichtig ist

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

EGD ermöglicht den direkten Datenaustausch zwischen Steuerungen, ohne auf übergeordnete Systeme angewiesen zu sein. Dies reduziert die Latenz und vereinfacht die Architektur im Vergleich zu einer SPS-vermittelten Kommunikation.

Abbildung 1. FANUC-Roboter tauschen Daten mithilfe von EGD in einer koordinierten Trainingsumgebung aus und demonstrieren damit die Echtzeitsynchronisationsfähigkeit.

Die Kommunikationsarchitektur verstehen

Produzenten-Konsumenten-Modell

EGD verwendet eine Produzenten-Konsumenten-Struktur. Ein Roboter veröffentlicht Daten, während andere diese abonnieren, um sie zu empfangen. Dieses Modell unterstützt die Kommunikation von einem zu mehreren Geräten ohne zusätzliche Konfigurationskomplexität.

Jeder Datenaustausch umfasst eine festgelegte Größe, ein Aktualisierungsintervall und eine Kennung. Diese Parameter gewährleisten ein konsistentes Kommunikationstiming zwischen allen verbundenen Geräten.

Deterministische Nachrichtenübermittlung auf UDP-Basis

EGD arbeitet über UDP und stellt Geschwindigkeit über die Zuverlässigkeit durch erneute Übertragung. In kontrollierten Industrienetzwerken ermöglicht dieser Kompromiss eine vorhersehbare Leistung, die für die Bewegungskoordination unerlässlich ist.

Dieses Design vermeidet durch Paketbestätigungen verursachte Verzögerungen und macht EGD für zeitkritische Automatisierungsaufgaben geeignet.

Physischer Netzwerkaufbau und Einschränkungen

EGD läuft über eine standardmäßige Ethernet-Infrastruktur. Zwei Roboter können direkt miteinander verbunden werden, während größere Systeme einen industriellen Ethernet-Switch erfordern.

Abgeschirmte Kabel tragen dazu bei, die Signalintegrität in elektrisch störbehafteten Umgebungen aufrechtzuerhalten. Die Netzwerkisolation bleibt entscheidend, da der EGD-Datenverkehr nicht für das 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 innerhalb desselben Subnetzes betrieben werden und dabei eine eindeutige IP-Adresse verwenden. Die Konfiguration erfolgt über die Teach-Pendant-Oberfläche.

Die korrekte Portauswahl ist entscheidend. Nicht übereinstimmende Portzuweisungen führen häufig zu Kommunikationsfehlern, selbst wenn die IP-Einstellungen gültig erscheinen.

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

Datenaustausch zwischen Robotern konfigurieren

Producer-Einrichtung

Der Producer definiert die Ziel-IP-Adresse, die Datengröße und das Übertragungsintervall. Typische Aktualisierungsraten liegen bei etwa 100 ms und schaffen ein Gleichgewicht zwischen Reaktionsfähigkeit und Netzwerklast.

Exchange-IDs verknüpfen Producer und Consumer. Diese Kennungen müssen exakt übereinstimmen, um Kommunikationskanäle einzurichten.

Abbildung 4. Die Producer-Konfiguration legt fest, wie und wann Daten über das Netzwerk übertragen werden.

Consumer-Einrichtung

Der Consumer wartet unter Verwendung derselben Exchange-ID auf eingehende Daten. Timeout-Parameter ermöglichen die Fehlererkennung, wenn die Kommunikation unterbrochen wird.

Dieser Mechanismus bietet eine einfache, aber effektive Möglichkeit, den Kommunikationsstatus ohne zusätzliche Diagnoseschichten zu überwachen.

Abbildung 5. Die Consumer-Konfiguration validiert eingehende Daten und gewährleistet die Synchronisierung mit dem Producer.

Daten Rack 88 zuordnen

FANUC weist die EGD-Kommunikation in seinem E/A-System Rack 88 zu. Ingenieure ordnen interne Register diesem Rack zu, um Signale zwischen Robotern auszutauschen.

Eine präzise Zuordnung stellt sicher, dass die übertragenen Daten korrekt mit den empfangenden Eingängen übereinstimmen. Selbst geringfügige Abweichungen können bei koordinierten Abläufen zu Logikfehlern führen.

Abbildung 6. Eine korrekte I/O-Zuordnung gewährleistet eine konsistente Dateninterpretation zwischen Producer- und Consumer-Robotern.

Anwendung in realen Fertigungsumgebungen

EGD eignet sich hervorragend für Anwendungen, in denen Roboter ohne zentrale Steuerung koordiniert werden müssen. Automobilmontage, Palettierlinien und Schweißzellen profitieren von der direkten Kommunikation zwischen den Steuerungen.

In vielen Fällen kombinieren Ingenieure EGD mit übergeordneten Systemen wie SPS-/PAC-Plattformen, um die übergeordnete Logik zu verwalten und gleichzeitig die Echtzeitkoordination der Roboter zu gewährleisten.

Branchenperspektive: Eine Entwicklung hin zur verteilten Steuerung

Die Einführung von Protokollen wie EGD spiegelt einen umfassenderen Trend hin zu verteilter Intelligenz in Automatisierungssystemen wider. Statt sich ausschließlich auf zentrale SPSen zu verlassen, kommunizieren Steuerungen zunehmend direkt miteinander.

Diese Entwicklung steht im Einklang mit dem Wachstum industrieller Ethernet-Technologien und spezialisierter Lösungen für die Kommunikationsvernetzung, bei denen Determinismus und Skalierbarkeit im Vordergrund stehen.

Ansicht des Autors

EGD zeichnet sich nicht dadurch aus, dass es andere Protokolle ersetzt, sondern dadurch, dass es ein spezifisches Problem vereinfacht: die schnelle, vorhersehbare Kommunikation zwischen Robotern. Ingenieure, die seine Einschränkungen verstehen, können es effektiv einsetzen, ohne das System unnötig komplex zu gestalten.

In der Praxis kombinieren die besten Architekturen EGD für den Echtzeitaustausch mit SPS- oder DCS-Ebenen zur Überwachung. Dieser hybride Ansatz bietet sowohl Geschwindigkeit als auch einen systemweiten Überblick.

Daniel Reeves, leitender Reporter für industrielle Systeme. Mit 14 Jahren Erfahrung in der Integration von FANUC-Robotern und der industriellen Vernetzung mit Siemens ist er auf Hochgeschwindigkeits-Automatisierungsarchitekturen und Echtzeit-Kommunikationssysteme spezialisiert.