Durchgängige Datenübertragung in der Fabrikebene: Automatisierungs- und Unter­nehmensnetzwerke verbinden

Die Netzwerk-Performance wird insbesondere durch die Backbone-Switches des Automatisierungsnetzes bestimmt. Hier läuft der Datenverkehr aller Maschinen und Funktionseinheiten zusammen. Gleichzeitig binden die Switches das Automatisierungsnetz an das überlagerte Unternehmensnetzwerk an. Das ermöglicht eine durchgängige Kommunikation von der Leit- bis in die Feldebene überhaupt erst. Mit den neuen Gigabit-Modular-Switches von Phoenix Contact steht die leistungsfähige Switch-Technologie erstmals zur Verwendung auf der Hutschiene zur Verfügung. Die Datentransfer-Leistung der Geräte ist mit 20,1Mio. Paketen pro Sekunde (pps) dreimal höher als die der bisher im Schaltschrank genutzten Infrastruktur-Komponenten. In jeder Millisekunde kann der Gigabit-Modular-Switch mehr als 20.000 Ethernet-Pakete durchleiten. Mit dem Gerät lassen sich somit Netzwerke dieser Leistungsklasse erstmals im Feld in rauer Industrieumgebung umsetzen. Der Temperaturbereich von -20 bis +55°C bietet den gewünschten Freiheitsgrad bei der Netzwerkplanung. Anschlusslösungen für jeden Anwendungsfall Die modulare Bauform des Gigabit-Modular-Switch deckt den Anschlussbedarf industrieller Applikationen flexibel ab. Zwölf Gigabit-Ports ermöglichen den Einsatz im Produktions-Backbone. So kann sowohl der Automatisierungs-Backbone als auch die Anbindung an das überlagerte Unternehmensnetzwerk durchgängig in Gigabit-Bandbreite sowie optional redundant ausgeführt werden. Über bis zu vier SFP-Einsteckmodule (Small Form-Factor Pluggable) sind alle gängigen Glasfaser-Standards für Gigabit wie 1.000Base-SX, 1.000Base-LX oder Longhaul verwendbar. Mit einer Wellenlänge von 850nm (\’short\‘) nutzt 1.000-Base-SX Multimode-Fasern, sodass Entfernungen bis 550m überbrückt werden können. 1.000Base-LX ist durch eine Wellenlänge von 1.300nm (\’long\‘) und den Einsatz von Singlemode-Fasern gekennzeichnet. Deshalb kann die Segmentlänge in Abhängigkeit der jeweiligen Komponenten auf bis zu 20km ausgedehnt werden. Über die beiden Gigabit-Glasfaser-Standards lassen sich die überlagerten Core- und Distribution-Switches der IT meist redundant ankoppeln. Unterlagerte Automatisierungszellen können ebenfalls via Gigabit-Ethernet oder Fast Ethernet in das Automatisierungsnetzwerk integriert werden. Die Medienmodule FL IF.. binden die häufig verwendeten Glasfaser-Standards 100Base-FX über verschiedene Stecker an Multimode- oder Singlemode-Fasern an. Darüber hinaus ermöglichen die Medienmodule die direkte Integration des Power-over-Ethernet-Standards (PoE) sowie feldkonfektionierbare Lichtwellenleiter-Lösungen. Der Anwender kann die Leitungen somit flexibel auf der Baustelle zusammenstellen sowie im Fall einer Störung einfach austauschen. Die feldkonfektionierbaren Gradienten-Index-Hard-Clad-Silica-Fasern (GI-HCS) überbrücken erstmals Distanzen von bis zu 2km. Umsetzung aller IT- und Automatisierungs-Anforderungen Da die Switch-Technologie an der Schnittstelle zwischen Automatisierungs- und Unternehmensnetzwerk eingesetzt wird, muss sie die Anforderungen der Anwender aus beiden Bereichen in punkto Konfiguration und Bedienung erfüllen. Zwecks Einbindung Ethernet-basierter Anlagen in das Unternehmensnetzwerk unterstützen die hoch performanten Switches deshalb alle relevanten IT-Standards zur Sicherheit (Security Policies), Verfügbarkeit (Redundancy) sowie für ein durchgängiges Netzwerk-Management. Beispielsweise kontrolliert der Gigabit-Modular-Switch über den IEEE-Standard 802.1X den effizienten Netzzugang, der sich zentral über einen Authentifizierungs-Server verwalten lässt. Als sichere Konfigurations-Schnittstelle mit verschlüsselter Übertragung verwendet das Gerät https für den Browser-Zugriff, Secure Shell (SSH) als Fernzugang sowie SNMPv3 zum zentralen Netzwerk-Management. Die Konfiguration und Diagnose des Gigabit-Modular-Switch ist über integrierte Engineering-Werkzeuge auch im Automatisierungs-Umfeld möglich. Hierzu lässt die Infrastruktur den Betrieb des Gerätes als Profinet-Device zu, sodass die Automatisierungs-Mitarbeiter den Switch wie alle anderen Automatisierungskomponenten durchgängig mit den bekannten Engineering-Tools im Netzwerk projektieren und warten können. Inbetriebnahme und Service erfolgen werkzeuglos über eine in den Switch eingebaute Display-Bedieneinheit. So lassen sich wichtige Einstellungen wie die IP-Adresse sofort sowie ohne Spezialkenntnisse direkt am Gerät überprüfen. Bei der Inbetriebnahme kann der Anwender über die Display-Bedieneinheit auch die Betriebsart einfach aktivieren. Sie fasst im Switch alle erforderlichen Einstellungen für das jeweilige Automatisierungsprotokoll zusammen. Diagnoseinformationen in der Steuerung verfügbar Die Netzwerkdiagnose trägt entscheidend zur Zuverlässigkeit des Netzbetriebs bei. Um das Netzwerk über die Steuerung mit den entsprechenden Software-Tools zu diagnostizieren, bietet der Gigabit-Modular-Switch in der Profinet-Betriebsart Überwachungsfunktionen. Im Rahmen der Profinet-Diagnose meldet das Gerät einen Fehler dann ebenso wie die Profinet-I/O-Kom­ponenten mit dem zyklischen I/O-Transfer sowie azyklisch über Alarme. Tritt z.B. der Ausfall eines Datenpfads im Medien Redundanz Protokoll (MRP) auf, wird ein Alarm an die Steuerung geschickt. Die Information steht direkt in der SPS zur Verfügung und kann hier weiterverarbeitet werden. Beinhaltet die Steuerung einen Web-Server, lässt sich der Alarm über den Browser auch auf beliebigen PC anzeigen. Konfiguration von Energiesparzuständen Zur Umsetzung energieeffizienter Maschinen- und Anlagenkonzepte unterstützt der Gigabit-Modular-Switch ein Energiemanagement via Profienergy-Standard. Dazu lassen sich verschiedene Energiesparzustände im Gerät konfigurieren. Neben der eigenen Hardware-Ressource und den Ports kann der Switch auch die über Power-over-Ethernet (PoE) gemäß IEEE802.3af angeschlossenen Geräte in das Energiemanagement einbeziehen. Er übernimmt hier die Profienergy-Funktion stellvertretend für die Powered Devices – beispielsweise Kameras, Access Points oder Bediengeräte – indem er als Profienergy-Proxy agiert. Über den Standard werden die PoE-Komponenten dann ein- oder ausgeschaltet, sodass sich z.B. die Stromaufnahme in den Betriebspausen reduziert. Die Energiesparzustände des Gigabit-Modular-Switch sind über Web-based Management, Command Line Interface (CLI) oder das Simple Network Management Protocol (SNMP) konfigurierbar. Die selektive Konfiguration stellt sicher, dass alle für die Profinet-Kommunikation genutzten Ports aktiv bleiben und das Netzwerk für das Energiemanagement jederzeit verfügbar ist. (Kasten)Gigabit-Modular-Switch Der Gigabit Modular Switch FL Switch GHS 12G/8 von Phoenix Contact stellt zwölf Gigabit-Ports auf der Hutschiene zur Verfügung. Er eignet sich daher als Automations-Backbone sowie zur Anbindung des überlagerten IT-Netzwerks. Darüber hinaus unterstützt der Switch die gängigen Gigabit- und Fast Ethernet-Übertragungsstandards, IT-Standard-Protokolle sowie die Automatisierungsprotokolle Profinet und Ethernet/IP. Mit dem Profienergy-Profil lassen sich Maschinen und Anlagen energieeffizient betreiben. Das modulare Konzept umfasst je eine Gigabit-Kopfstation mit vier und mit zwölf Gigabit-Ports, die der Anwender mit unterschiedlichen Fast Ethernet-Modulen und Erweiterungsstationen flexibel auf bis zu 28 Ports ausbauen kann. Die feldkonfektionierbare Gradienten-Index-HCS-Faser überbrückt dabei Distanzen bis 2.000m. Eine Display-Bedieneinheit ermöglicht das Einstellen wichtiger Parameter wie die IP-Adresse sowie das Ablesen des Betriebsmodus direkt vor Ort. Die beiden Varianten FL Switch GHS 12G/8 und 4G/12 ermöglichen zudem einen sicheren Netzwerkzugang gemäß IEEE802.1X, die Nutzung der Kommandosprache Command Line Interface (CLI) sowie eine integrierte Schaltschrank-Überwachung mit digitalen Eingängen.