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Industrial Ethernet

DaimlerChrysler errichtet Produktionsnetzwerk mit Ethernet

| Autor/ Redakteur: Dipl.-Ing. Uwe Nolte* / Ute Drescher

Eine große Varianten-Vielfalt prägt die Produktion des Sprinters. Das stellt hohe Anforderungen an die Anlagenvernetzung, Die verantwortlichen Planer bei DaimlerChrysler setzen daher auf ein autarkes industrielles Ethernet-Netzwerk für die anlagenübergreifende Kommunikation.

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Auf Ethernet basiert das flexible Produktionsnetzwerk am Standort Ludwigsfelde; dort wird der Sprinter gefertigt.
Auf Ethernet basiert das flexible Produktionsnetzwerk am Standort Ludwigsfelde; dort wird der Sprinter gefertigt.
( Archiv: Vogel Business Media )

Seit Anfang 2006 produziert DaimlerChrysler am Standort Ludwigsfelde in Brandenburg das neue Modell des erfolgreichen „Sprinter“. Für den Transporter hat der DaimlerChrysler-Konzern südlich von Berlin eine der weltweit modernsten Produktionsanlagen errichtet. Um die Modell-Vielfalt beherrschbar zu machen entstand ein flexibles Produktionsnetzwerk auf Ethernet-Basis.

300 Millionen Euro hat der deutsche Automobilhersteller in Ludwigsfelde investiert. Neben weiteren Hallen für den Rohbau sind eine neue Lackierung sowie Montageanlagen für den aktuellen Transporter hinzugekommen. Im brandenburgischen Werk werden alle offenen Bauformen des Sprinters produziert, der auch in Düsseldorf gefertigt wird.

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Ein Produktionsnetzwerk für alle Varianten

Die Produktion des Transporters ist durch eine große Variantenvielfalt geprägt. Neben unterschiedlichen Ausstattungsmerkmalen wie Motorisierung ergeben sich verschiedene Bauformen sowie Radstand- und Karosserielängen. Im Werk Ludwigsfelde werden Pritschenwagen mit Fahrerhaus in offener Bauform sowie Fahrgestelle für Rettungs- und andere Sonderfahrzeuge gefertigt. Bei den Pritschenwagen bietet DaimlerChrysler jeweils drei unterschiedlich lange Modelle an — wahlweise mit Normal- oder Doppelkabine.

Damit die hohe Variantenvielfalt im Produktionsprozess wirtschaftlich und zuverlässig beherrschbar bleibt, kommt der Anlagenvernetzung eine große Bedeutung zu. Alle Anlagen in Rohbau, Lackierung und Montage kommunizieren über ein Produktionsnetzwerk, über das sie ihre individuellen Fertigungsaufträge erhalten. Da die Netzwerkfunktionen produktionsrelevant sind, werden besondere Anforderungen an ihre Verfügbarkeit gestellt. Für die anlagenübergreifende Kommunikation setzen die verantwortlichen Planer auf ein autarkes industrielles Ethernet-Netzwerk.

Einsatzbedingungen beeinflussen die Wahl der Komponenten

Einen guten Überblick über die Varianten des Sprinters verschafft ein Blick in das von den Mitarbeitern „Karola“ genannte Karossenlager. Bis zu 200 lackierte Rohkarossen werden dort aufgenommen. Die Sprinter-Karossen, die in Losen gleicher Farbe aus der Lackierung kommen, werden vollautomatisch mit einem Träger eingestapelt. Über das Netzwerk fordert die Endmontage dann nacheinander die individuellen Karossen für die jeweiligen Fertigungsaufträge an. Durch die Vernetzung lassen sich unterschiedliche Varianten, Aufbauten, Längen und Farben flexibel fertigen und montieren. Über das Netzwerk und die im Fertigungsprozess integrierten Lesestellen können die Karossen jederzeit im Produktionsablauf verfolgt werden (Bild 1).

Bei der Auswahl der Komponenten für die Ethernet-Infrastruktur spielten die Einsatzbedingungen eine entscheidende Rolle: höhere Temperaturen, Staub, vorhandener Platz, mögliche Bauformen. Darüber hinaus legten die Planer Wert auf eine hohe Verfügbarkeit und gute Diagnoseeigenschaften. Aufgrund der genannten Anforderungen entschieden sich die Verantwortlichen bei DaimlerChrysler für die industriellen Komponenten der Produktfamilie Factory Line von Phoenix Contact. Eingesetzt werden die Modular Managed Switches (MMS) in der überlagerten Netzstruktur sowie kompakte Acht-Port-Switches von Factory Line in den Steuerungsschränken. In den Gewerken Rohbau, Lackierung und Montage werden so etwa 600 Endgeräte wie Speicherprogrammierbare Steuerungen, Roboter- und Schweißsteuerungen sowie Prozessregler angebunden.

Netzwerk in drei Subnetze segmentiert

Die Modular Managed Switches fungieren als Hallenverteiler-Switches. Sie sind hutschienenmontabel, kommen ohne verschleißanfällige Lüfterelemente aus und lassen sich bei Umgebungstemperaturen von bis zu 55 °C verwenden. Die leistungsfähigen Geräte sind in kompakten Busgehäusen mit Sichtfenster installiert, so dass Diagnose- und Status-LEDs jederzeit vor Ort einfach abgelesen werden können (Bild 2).

Bei der Strukturierung des autarken Fertigungsnetzwerks orientierten sich die Planer an den Fertigungsstufen Rohbau, Lackierung und Montage, die von den Karossen durchlaufen werden. Das gesamte Produktionsnetzwerk wurde in Subnetze für die drei Gewerke unterteilt. Zur Segmentierung der einzelnen Subnetze kommt die Virtuelle-LAN-Technik (VLAN) zum Einsatz, die von den Modular Managed Switches unterstützt wird. Hierdurch werden Broadcast- und Multicast-Netzlasten der VLANs in den jeweiligen Fertigungsstufen vollständig voneinander entkoppelt (Bild 3).

Die modulare Bauform des MMS ermöglicht einen flexiblen Ausbau von acht auf bis zu 24 Ethernet-Ports, wobei die Switches individuell mit Medienmodulen für Twisted Pair, Glasfaser in Multimode oder Singlemode sowie Polymer- oder HCS-Faser bestückt werden können. Im Werk Ludwigsfelde wird das Hallennetzwerk als Glasfaser-Backbone mit Multimode-Glasfaser ausgeführt. Die MMS sind mit mindestens einem Zwei-Port-Multimode-Glasfasermodul versehen und in kompakte Schränke mit Sichtscheibe integriert. Einige Switches verfügen über zusätzliche Glasfasermodule, um weitere abgesetzte Einheiten über Lichtwellenleiter (LWL) anzubinden. Auf den restlichen Steckplätzen befinden sich Twisted Pair-Module, über die die einzelnen Produktionsanlagen angekoppelt werden. Dabei wird pro Anlage ein Port des MMS zur Verfügung gestellt. In den Steuerungsschränken kommt mindestens ein industrieller Acht-Port-Switch vom Typ FL Switch 8 TX zum Einsatz.

Redundanz-Umschaltung schafft Sicherheit

Um die Verfügbarkeit des Netzwerks zu erhöhen, wurde der Glasfaser-Backbone pro Gewerk in einer redundanten Struktur vernetzt. Dazu ist das jeweilige Subnetz als redundanter Glasfaser-Ring in Multimode-Übertragungstechnik installiert worden. Auf den Managed Switches wird das standardisierte Rapid Spanning Tree-Protokoll aktiviert, das für eine schnelle Redundanz-Umschaltung im Fehlerfall sorgt. Sollte eine Kabelstrecke zwischen den Switches ausfallen, ist das Netzwerk weiter betriebsfähig.

Auch bei der Versorgung der Hallenverteiler-Switches setzt DaimlerChrysler auf Redundanz – und nutzt die redundante 24 V-Spannungsversorgung mit einer unterbrechungsfreien Stromversorgung von Phoenix Contact. Der Einsatz von kompakten Switch-Schränken mit Sichtscheibe erlaubt übersichtliche Diagnoseinformationen vor Ort. In der Leitwarte stehen alle relevanten Netzwerkinformationen der Managed Switches über SNMP (Simple Network Management Protokoll) zur Verfügung.

Netzwerk wird kontinuierlich überwacht

Da die DaimlerChrysler-Planer Wert auf eine hohe Verfügbarkeit sowie gute Diagnoseeigenschaften legen, wird das Netzwerk kontinuierlich überwacht. In der Leitwarte nutzt man dabei die VLAN-Unterstützung des Managed Switches, um dem Leit-PC den Zugriff auf die Subnetze für Rohbau, Lackierung und Montage zu ermöglichen. Da das komplette Produktionsnetz aller Fertigungsstufen permanent kontrolliert wird, können die Mitarbeiter bei Problemen frühzeitig reagieren — bevor es zu einem Ausfall kommt.

Die Managed Switches stellen über das Netzwerkmanagement-Protokoll SNMP kontinuierlich Status– und Diagnoseinformationen zur Redundanzfunktion, portbezogene Informationen sowie etwaige Fehlerzustände zur Verfügung. Die Anlagen-Visualisierung nutzt eine kombinierte SNMP- und OPC-Server-Funktion, um die Status- und Diagnoseinformationen anschaulich darzustellen.

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Halle 2, Stand 331

PHOENIX CONTACT

Tel. +49(0)5235 341157

* Dipl.-Ing. Uwe Nolte ist Mitarbeiter in der Business Unit Automatisierung, Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Blomberg.

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