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Ethernetlösungen revolutionieren die Automatisierungstechnologie Barrierefreie Kommunikation

Autor / Redakteur: Thomas Korb / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Die Priorisierung von zeitkritischen Automatisierungsnachrichten vor der zumeist zeitunkritischen IT-Kommunikation ist für die Umsetzung durchgängiger Ethernet-Lösungen unverzichtbar. Geschwindigkeit, Berechenbarkeit und Sicherheit sind die entscheidenden Faktoren. Die Harting Technologiegruppe bietet für die Automatisierungs-Kommunikation mit dem Fast Track Switch-Konzept eine offene Lösung für diese Anforderungen.

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Der FTS 3100-A mit zehn Fast-Ethernet-Ports ist ein unmanaged Switch, der sich über eine USB-Schnittstelle via FTS-Manager konfigurieren lässt
Der FTS 3100-A mit zehn Fast-Ethernet-Ports ist ein unmanaged Switch, der sich über eine USB-Schnittstelle via FTS-Manager konfigurieren lässt
( Archiv: Vogel Business Media )

Der Erfolg des Ethernet-Konzepts in der Automatisierungstechnologie der vergangenen Jahre hat einen plausiblen Grund: Ethernet ermöglicht eine barrierefreie Kommunikation im gesamten Anwendungsbereich eines Unternehmens. Barrieren, wie sie durch unterschiedliche Lösungen entstehen, werden beseitigt. Die Integration der Büro-IT und der Produktions-IT auf einer Plattform ermöglicht es zudem, alle Unternehmensprozesse abzubilden und miteinander zu verbinden. Steuerung, Information und Kontrolle der Prozesse in einem Gesamtsystem werden damit ermöglicht. So wird eine durchgängige Kommunikation ohne zusätzliche Gateways erreicht. Heutige proprietäre Ansätze verlieren in diesem Kontext damit logischerweise an Attraktivität.

Anwendungsbereiche, bei denen heute mehrheitlich Feldbussysteme wie Profibus und DeviceNet eingesetzt werden, erfüllen die Anforderungen der Feldebene, bilden jedoch eine separate Kommunikationsebene ohne direkten Durchgriff zur übrigen Unternehmenswelt. Diese hohen Anforderungen in Bezug auf Kalkulierbarkeit und Performance gilt es nun auf Ethernetsysteme abzubilden. Die große Herausforderung bei diesem Ansatz ist es, nun nicht erneut in proprietäre Einzellösungen zu verfallen, sondern Lösungen aufzuzeigen, die auf offener Ethernet-Kommunikation basieren. Die Fast Track Switching-Lösung von Harting verfolgt genau diesen Ansatz.

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Barrierefrei und offen

Im Anwendungsbereich der Feldebene werden im Wesentlichen zwei unterschiedliche Ethernet-Kommunikationskonzepte unterschieden: geschlossene und offene. Der Einsatz wird von den Optionen und Stärken bestimmt, die mit diesen Konzepten verbunden werden können. So können die geschlossenen Konzepte wie EtherCAT Device Protocol, Sercos III, Powerlink und Profinet IRT mit ihrer Leistungsfähigkeit und Sicherheit punkten. Diese Ansätze fokussieren in erster Linie hoch performante Applikationen aus dem Motion-Control-Bereich. Ihr gravierender Nachteil ist jedoch, dass sie in jedem Endgerät spezielle Hardware erfordern und die Koexistenz mit anderen Ansätzen stark einschränken.

Im Gegensatz dazu ermöglichen die offenen Lösungen wie EtherNet/IP, Modbus TCP oder Profinet RT die barrierefreie Kommunikation bis in die Hardware der Endgeräte. Damit wird eine spezielle Hardware hinfällig, was zu deutlichen Kostenreduktionen führt. Zudem ist der Pool verfügbarer Geräte bei derartigen offenen Ansätzen deutlich größer. Der Planungsaufwand und die Wartung solcher Netzwerke werden deutlich vereinfacht.

Problematisch war im offenen Standard jedoch die prinzipbedingte Konkurrenzsituation zwischen IT- und Automatisierungsnachrichten. Sie verursacht ein nicht deterministisches Kommunikationsverhalten, das die Ursache für unerwünschte Verzögerungen und Ausfälle sein kann. Harting setzt mit der Fast Track Switching-Technologie genau hier an und löst das Problem im Switch, indem identifizierten Automatisierungsnachrichten in jedem Fall Vorfahrt gewährt wird.

Für viele Anwendungen reicht das stochastische Kommunikationsverhalten des Standard-Ethernet bereits bei den heutigen Lösungen aus: In der Gebäude- und Prozessautomation sowie in der Maschinen- und Anlagenautomation, die etwa 90 Prozent der industriellen Anwendungen ausmachen, werden offene Lösungen derzeit erfolgreich und zuverlässig eingesetzt. Vielfach werden jedoch aufgrund des stochastischen Kommunikationsverhaltens restriktive Einschränkungen gemacht. Bei den restlichen 10 Prozent der Anwendungen sind die Anforderungen in Bezug auf Determinismus und Performance deutlich höher als in den anderen industriellen Applikationen. Diese Einsätze sind beim Motion-Control angesiedelt und werden durch geschlossene proprietäre Ansätze bedient.

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