Das Industrial Ethernet gewinnt an Bedeutung

Während sich die Technik der verschiedenen Ethernet-Standards zunächst vornehmlich in Büro-, Gebäude- und Rechenzentrumsnetzen verbreitete, hielten sich im industriellen Bereich über einen langen Zeitraum hinweg andere Kommunikationsverfahren für den Datenverkehr. Dazu zählen etwa verschiedene Feldbus-Systeme. Die Gründe dafür liegen in den speziellen Anforderungen, die wegen der kritischen Umgebungsbedingungen an die Betriebssicherheit gestellt werden.

Insbesondere wegen der fortschreitenden Integration von Produktionsanlagen und Prozessen im Rahmen von Industrie 4.0 bestehen schon seit Längerem Bestrebungen, den ansonsten weit verbreiten Ethernet-Standard auch in der industriellen Produktion („Industrial Ethernet“) zu nutzen und so die Anbindungen an die im Unternehmen vorhandene Kommunikationsinfrastrukturen zu vereinfachen. Dass die Komponenten des konventionellen Ethernets mit denen des industriellen Ethernets ohne Interferenzen zusammenarbeiten können, erleichtert die Integration. Die zusätzliche Echtzeit-Fähigkeit der Industrial-Ethernet-Konzepte öffnet dieser Technologie den Weg bis tief in die Produktionsbereiche hinein.

Komponenten für den Einsatz unter rauen Bedingungen

Mittlerweile sind zahlreiche Ethernet-Komponenten verfügbar, die aufgrund ihrer Bauweise unter den rauen Umgebungsbedingungen in der Fertigung ausfallsicher funktionieren. Dazu zählen etwa Switches, Hubs und Medienconverter. Sie lassen sich unter anderem auch auf dem im Schaltschrankbau üblichen 35-mm-Hutschienensystem montieren, werden mit 24 Volt Gleichstrom versorgt, sind für höhere Temperaturbereiche sowie Schutzarten (Staub, Wasser) ausgelegt, besonders EMV-störsicher und gegen die in der Industrie vorkommenden schädlichen Medien wie Öle, Säuren oder Laugen sowie mechanischen Belastungen (Stöße, Vibrationen) geschützt.

Für die Betriebssicherheit des Gesamtsystems spielen Verkabelung und Steckverbinder des Netzwerkes eine entscheidende Rolle. Deshalb wurden spezielle Anschlusstechniken für das industrielle Ethernet entwickelt. Auch die Netzwerktopologie unterscheidet sich von den herkömmlichen Konzepten: Verbindungen zwischen einzelnen Maschinen werden oft als Ring ausgeführt, damit bei Ausfall maximal ein Switch betroffen ist und das Netzwerk trotzdem weiterarbeiten kann. Schnelle Fehlererkennung ist in industriellen Prozessen wichtig, hierfür sind potenzialfreie Meldekontakte vorgesehen.

Industrielle Prozesse, insbesondere Steuerungen von Bewegungsabläufen, erfordern Echtzeitreaktionen und isochrone Zykluszeiten von unter 1 ms. Dies wird beim Industrial Ethernet mithilfe spezieller Protokolle realisiert, die wiederum von Hardware und entsprechenden Topologien unterstützt werden.

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