Industrial Ethernet – Modewort oder technologischer Anspruch?

Diese Frage kann eindeutig beantwortet werden. Industrial Ethernet basiert zwar auf reinrassigem Ethernet, dem De Facto-Standard für Computer-Vernetzung, entwickelt sich aber selbstbewusst in eine eigene Richtung mit eigenen technologischen Anforderungen. Diese kommen nicht aus der klassischen IT-Welt, sondern aus den produktiven Industriebereichen, deren wirtschaftlicher Erfolg von der Verfügbarkeit und Robustheit ihrer Netzwerke abhängt. Spezielle Anforderungen sind hier neben der hohen Verfügbarkeit, Echtzeitfähigkeit, schnelle automatische Rekonfiguration des Netzwerkes nach Störungen, Sicherheit der Datenübertragung, Redundanz sowie erhöhte Umfeldanforderungen bei elektromagnetischer Verträglichkeit, erweiterte Temperaturbereiche und Vibrationsfestigkeit. Gerade die ständige Verfügbarkeit des Netzwerkes ist im Umfeld der Fertigungsprozesse unabdingbar. Neben entsprechend ausgelegten Industriekomponenten ist dafür die Struktur des Netzwerkes entscheidend. Netzwerke mit geschlossener Ringstruktur und Redundanzmanagement gewährleisten eine schnelle, automatische Rekonfiguration nach Störungen. Automatische Rekonfiguration ist bei einer ausgedehnten Ringstruktur mit weniger als 500 bzw. 50ms im Fertigungsprozess gerade noch akzeptabel. Dies wird mit speziellen Industrial-Ethernet Redundanzprotokollen, wie der HIPERRing von Hirschmann, erreicht. Die am Markt verfügbaren Protokolle wie Spanning Tree oder Rapid Spanning Tree, die Schleifen im Ethernet Netzwerk auflösen, tolerierten Zeiten von mehr als 30s. Die Anwendung von Ethernet im Feld steht bei aller Euphorie erst in den Anfängen. Schaut man genauer hin, gilt dies für alle digitalen Signalübertragungen, also auch für Feldbusse. Für längere Zeit werden die spezialisierten Feldbusse und Ethernet koexistieren. Durch die mit Ethernet erreichte vertikale Integration wird sich die Forderung nach einer digitalen Anbindung der Feldgeräte verstärken, die dann – über Mess- und Stellwert sowie Status hinaus – den Zugriff auf erweiterte Funktionalitäten bis hin zu Themen wie einer präventiven Wartung der Geräte ermöglicht. Unter diesem Gesichtspunkt wird der Einsatz von heute gängigen Feldbuslösungen in den nächsten Jahren weiter stark zunehmen. Mit dem Vordringen von Ethernet in die Produktion und dort bis in den Prozess ist eine Entwicklung in Gang gekommen, die unumkehrbar ist. Mehr noch: Durch die deutlich erkennbare Eigendynamik zeichnen sich Lösungen ab, die – mit höherem Nutzen für die Anwender – eine Integration der Feldgeräte realisieren und dann auch die Feldbusanwendungen erobern werden. Aus heutiger Sicht wird einzig die Integration der binären Sensoren und Aktoren eine Domäne der darauf spezialisierten Feldbusse wie z.B. ASI oder Devicenet bleiben. Diese werden auch weiterhin über Koppelmodule oder Master in das Netzwerk und lokale Steuerungen integriert. Mit der steigenden Leistungsfähigkeit der Systeme in intelligenten Sensoren und Aktoren wird deren Integration in Steuerungssysteme mittelfristig allerdings über Ethernet erfolgen. Der entscheidende Vorteil liegt dabei in der Durchgängigkeit über alle Ebenen hinweg ohne Medienbrüche. Deshalb hat sich TCP/IP als Standard auf der Protokollschicht bereits in den meisten herstellerspezifischen Lösungen durchgesetzt. Die Vergangenheit hat gezeigt, dass proprietäre Lösungen nicht der Weisheit letzter Schluss sein können – man denke nur an die Querelen bei der Standardisierung der Feldbussysteme, die schließlich in der Normierung der Vielfalt mündete. Damit wurde die Chance eines beschleunigten technologischen Fortschritts durch Fokussierung auf eine Technologie und einen gemeinsamen, durchgängigen Standard vergeben. Industrial Ethernet bietet nun die Chance, durch den Einsatz einer offenen Technologie einen Quantensprung in der Automatisierungstechnik zu machen. Mit digitaler Vernetzung lassen sich Maschinen und Anlagen in logische Blöcke segmentieren und entsprechend entwickeln und fertigen. Der modulare Aufbau mit Ethernet als Standardlösung verkürzt Projektlaufzeiten vom Engineering über die Produktion bis hin zur Inbetriebnahme und ermöglicht zudem die Wiederverwendung der Engineerleistungen. Das führt zu schnellerem Kapitalumschlag beim Anlagenbauer bei gleichzeitig signifikanten Kosteneinsparungen im Engineering. Unabdingbare Voraussetzung dafür ist jedoch die Standardisierung der Applikationsschicht der Protokolle. Denn nur so wird es zu einem breiten Angebot an kompatiblen Geräten, Controllern und Software-Lösungen von verschiedenen Herstellern kommen. Bei Verwendung eines allgemein unterstützten Standards in der Applikationsschicht der Protokolle ist schließlich die durchgängige Integration sämtlicher Komponenten über alle Ebenen hinweg erreicht.