Power over Ethernet Neue Einsatzmöglichkeiten für Industrial Ethernet Switches

Von Reiner Grübmeyer*

Industrie 4.0 und IIoT nehmen auch bei den produzierenden Unternehmen Fahrt auf. Dafür müssen sie aber finanzielle Mittel und Manpower einsetzen, um mit der schnellen Entwicklung mithalten zu können. Als Folge steigt die Nachfrage nach Produkten, mit denen sich Ressourcen sparen lassen.

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Weil Switches die Kosten für die Verkabelung reduzieren und eine flexible, einfache und platzsparende Installation ermöglichen, spielen sie im Wettlauf um die Digitalisierung eine wichtige Rolle.
Weil Switches die Kosten für die Verkabelung reduzieren und eine flexible, einfache und platzsparende Installation ermöglichen, spielen sie im Wettlauf um die Digitalisierung eine wichtige Rolle.
(Bild: Kontron)

Hochleistungschips, Automatisierungslösungen, 5G-Konnektivität und IT – sowie nicht zuletzt industrielle Switches – sind wesentliche Bausteine für erfolgreiche Anwendungen in Industrie 4.0 und IIoT. Komplexe Lösungen, die im robusten Industrieumfeld zum Einsatz kommen, verlangen ein perfektes Zusammenspiel von Hardware, Software und Konnektivität mit den Produktionssystemen. Switches tragen dazu einen wichtigen Teil bei, denn sie sind die Basiskoppelelemente in Ethernet-Netzwerken und ermöglichen die Kommunikation zwischen den verschiedenen Ethernet-Teilnehmern. Sie reduzieren die Kosten für die Verkabelung und ermöglichen eine flexible, einfache und platzsparende Installation.

Komponenten und Lösungen, die die Digitalisierung voranbringen, sind ein Milliardenmarkt.

Kontron verfügt über langjährige Erfahrungen und breites Know-how in der Entwicklung und Fertigung solcher Switches. Nach Herstellerangaben wurde das Hardware-Portfolio an Boards, Modules und Systemen um eine Produktfamilie von preislich attraktiven industriellen Ethernet Switches ergänzt. Damit lassen sich nun komplette und maßgeschneiderte Lösungen zu realisieren. Das Sortiment reicht von kleinen unmanaged Switches bis hin zu Produkten mit Managementfunktion und Power over Ethernet (PoE).

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Damit will Kontron sich auf dem europäischen Markt für industrielle Switches, der auf ein jährliches Volumen von 600 Millionen Euro beziffert wird, einen Platz unter den Top drei Anbietern bis 2023 erobern. Die Augsburger bauen hierbei nicht nur auf die eigene Fachkompetenz, sondern etablieren durch die Zusammenarbeit mit dem langjährigen Partner Rutronik einen weiteren, exklusiven Vertriebskanal.

Industrielle Switches für Hochgeschwindigkeits-Ethernet

Die Komponenten sind für Fast-, Gigabit- oder auch bis 10G-Gigabit-Netze geeignet. Durch das robuste Metalldesign lassen sie sich auch in rauen Umgebungen mit Temperaturen zwischen -40 bis 75 °C einsetzen. Neben einer kompakten Bauweise und einem redundanten Stromeingang (12 - 58 V DC) oder 230 V AC bieten sie die Möglichkeit, Maschinen, Steuerungen und andere Komponenten auf Basis von industriellen Standardprotokollen problemlos zu verbinden und miteinander zu integrieren.

Die Geräte sind mit RJ45 sowie optional mit SFP (Small Form-factor Pluggable) Slots ausgestattet. Damit bietet sich Anwendern ein breites Spektrum an standardisierten, kostengünstigen Verbindungsmöglichkeiten unabhängig vom eingesetzten Produkt.

Ethernet Switches im Single-Chip Design

Kontron setzt bei seinen Ethernet Switches durchgängig auf ein Single-Chip Design. Dabei werden alle notwendigen Komponenten möglichst in einem Chip integriert. Vorteil: die Produkte werden zuverlässiger und kostengünstiger. Ebenso steigen Durchsatz und Performance bei gleichzeitig reduziertem Stromverbrauch. Das wirkt sich positiv auf die Gesamtbetriebskosten (TCO) einer Umgebung aus.

Weniger Einzelkomponenten auf dem Board bedeuten auch eine kostengünstigere und kompaktere Bauweise, wodurch sich der Platzbedarf im Schaltschrank oder in industriellen Racks im Vergleich zu anderen Lösungen um bis zu 35 Prozent reduzieren lässt. Eine Montage auf der Hutschiene im 19“-Schaltschrank oder Direktinstallation an der Maschine mittels verschiedener Adapter macht flexibel.

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Ethernet Switches für verschiedene Anforderungen

Die KSwitch D3 UF-Serie beispielsweise umfasst unmanaged Fast-Ethernet Switches, die - je nach individuellen Anforderungen – sowohl Kupfer- als auch Glasfaser-Ports bieten. Durch das lüfterlose Design und die Plug-and-Play-Funktionalität lassen sich die Switches in Fertigungsstraßen und Maschinensysteme integrieren oder für einfache Netzwerkerweiterungen verwenden.

Soll ein Switch Bestandteil eines PoE-Netzwerks werden, muss er über spezielle Features verfügen. Die Switches der D3 UMPD-Serie sind mit einem 12 V DC-PoE-Splitter mit 1A-Ausgang ausgestattet und ermöglichen dadurch eine Netzwerkanbindung und die Stromversorgung des PD (Powered Device) über das Ethernet-Kabel. Für die Integration ins Netzwerk werden nur ein Netzkabel für den Switch und ein Netzwerkkabel zum Anschluss von PDs benötigt. Das PD wird – sowohl für die Datenübertragung als auch für die Stromversorgung – direkt in den PoE-Gigabit-Switch-Port gesteckt. D3-UMPD-Switches liefern bis zu 56 V DC via PoE++-Technologie.

Technologie der Zukunft: PoE bietet zahlreiche Vorteile

Aber auch andere Switches der KSwitch-Produktlinie unterstützen Power over Ethernet und machen es dadurch einfacher, externe Komponenten zu versorgen. Somit entfallen die Anschaffung und Installation zusätzlicher Stromversorgungen und Steckdosen, was zu erheblichen Einsparungen führt. Verlängerungskabel werden obsolet, wodurch die komplette Installation flexibler wird.

Am Beispiel einer Offset-Druckmaschine lässt sich darstellen, wie PoE in der Praxis umsetzbar ist: Die zahlreichen Netzwerkkomponenten (wie Sensoren, Kameras usw.) werden ganz einfach per Daisy Chain über eine CAT5/7-Netzwerkverkabelung miteinander verbunden und benötigen dadurch keine separate Stromversorgung mehr. Kabel, die sonst an einem zentralen Versorgungspunkt zusammenlaufen würden, werden auf die Ports der Komponenten aufgeteilt, wodurch die gesamte Installation deutlich flexibler, platzsparender und kostengünstiger wird. Die Stromversorgung kann über einen zentralen Switch ein- bzw. ausgeschaltet werden.

Anwender profitieren also von attraktiven Investitions- und Betriebskosten. Flexible modulare Erweiterungsmöglichkeiten gestatten es, eine Infrastruktur aufzubauen, die den heutigen und zukünftigen Anforderungen von Industrie 4.0 und IIoT gerecht wird.

* Reiner Grübmeyer, Director Product Management Systems & Software, Kontron

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