Um den Ansprüchen der Automatisierer gerecht zu werden, muss industrielle Netzwerktechnik heute schnell, flexibel und individualisierbar sein. Für diesen Bedarf haben Hersteller wie beispielsweise die Siemens-Automatisierungstechnik modulare Switches entwickelt. Der Kunde hat damit die Möglichkeit, für seine Applikation das maßgeschneiderte Gerät selbst zusammenzustellen. Dabei helfen ihm Konfiguratoren wie das \’Siemens Switch Selection Tool\‘ (siehe Bild 2), die es ermöglichen, die nach der Komponentenwahl individuell zusammengestellten Geräte online zu bestellen und dann vor Ort in der Anlage zusammenzusetzen und in Betrieb zu nehmen. Somit entfällt in Zukunft die übliche aufwändige Herstellung von Spezial-Switches im Werk des Herstellers. Der modulare Geräteaufbau hilft zudem beim Teiletausch und bei Erweiterungen. Bei Bedarf sind Ersatzteile jederzeit einzeln bestellbar. Der bisher zwingende Austausch des ganzen Gerätes ist somit nicht mehr notwendig, was über den gesamten Lebenszyklus gerechnet Budget spart. Bei sinnvollem, durchgängigen Einsatz modularer und teilmodularer Switches kann die Anzahl der Typen und Teile, insbesondere der fest konfigurierten Switches, deutlich gesenkt werden. Der modulare Aufbau bietet somit hohe Flexibilität und die Wirtschaftlichkeit der Gesamtinvestition wird durch die erzielbaren Kosteneinsparungen im Automatisierungsnetz deutlich verbessert. Auch der \’Return on Invest\‘ wird mit diesen Produkten, bezogen auf die Gesamtlaufzeit der Anlage, schneller erreicht als mit bisherigen Switches. Flexible Realisierung verschiedener Vernetzungsaufgaben Mit einer Vielzahl von Basisgeräten decken modulare Switches eine sehr hohe Anzahl von Ethernet-Applikationen ab. Die Basisgeräte unterteilt man in teilmodulare und in vollmodulare Switches. Dabei werden verschiedenste Funktionen, wie volle Modularität für den gesamten Switch, Power over Ethernet (PoE) oder die der Normen IEC61850-3 und IEEE1613 (Substation-Norm) unterstützt. Basisgeräte, die mit modularer Port-Technologie (zwei, vier oder zwölf Steckplätze) für elektrische und optische 2-Port-Medienmodule ausgestattet sind, lassen sich optimal an die jeweiligen Aufgabenstellungen anpassen. Es gibt elektrische Medienmodule, an die Leitungen per RJ45-Stecker angeschlossen werden, und optische, an die Leitungen mit SC- (Subscriber Connector) oder BFOC- Stecker (Bayonet Fiber Optic Connector) angeschlossen werden. Bei SFP-Medienmodulen (Small Form-Factor Pluggable) kommen Leitungen mit LC-Steckern (Lucent Connector) zum Einsatz. Mit dieser Vielzahl an elektrischen und optischen Anschlüssen können Anwender solche modernen Anschlusstechniken verwenden und dabei gleichzeitig vorhandene Geräte mit deren bisheriger Anschlusstechnik weiter verwenden. Um den verschiedensten Einbaulagen, Spannungsversorgungen und klimatischen Bedingungen gerecht zu werden, gibt es bereits Switches, die speziell für den lüfterlosen Einbau im 19-Zoll-Schrank geeignet sind und über 24VDC- oder 230VAC-Spannungsanschlüsse mit front- oder rückseitigem Kabelabgang verfügen. Bei rückseitigem Kabelabgang werden die Leitungen zwar nach hinten in den Schaltschrank verlegt, dafür können die Geräte auf der Vorderseite per LED diagnostiziert werden. Aber nicht nur die Unterstützung von Hardwarefunktionen ist für einen möglichst störungsarmen Betrieb wichtig, auch die Unterstützung sogenannter Softwarefunktionen, wie weitreichende Redundanzfunktionen (Ringredundanz, High Speed Redundancy (HSR), Media Redundancy Protocol (MRP), Stand-by-Funktion, Spanning Tree Protocol/Rapid Spanning Tree Protocol (STP/RSTP) – auf den Switches spielt in der vernetzten Automatisierung eine immer größere Rolle. Mit einer kontinuierlichen Weiterentwicklung von Hard- und Softwarefunktionalität wird sichergestellt, dass neue Ethernet-Funktionalität wie PoE (siehe Bild 3) und Gigabit-Ethernet unterstützt und mit Standard-Ethernet-Netztopologien wie Stern-, Linien- und Ringstruktur problemlos funktionieren. In Zukunft sind modulare Switches in den Automatisierungsnetzen zu Hause Die Zukunft der Automatisierungsnetze gehört modularen Switches Durch den stetig steigenden Portbedarf bei Switches in Ethernet-Automatisierungsnetzen war es bisher notwendig, überdimensionierte Geräte zu wählen, um auch die nächsten zu erwartenden Netzwerkerweiterungen preiswert zu ermöglichen. Durch den Einsatz von modularen Switches, die das Nachrüsten von Medienmodulen vor Ort erlauben, ist es nun sehr schnell und einfach möglich, das Automatisierungsnetz zu jeder Zeit an neue Anforderungen anzupassen (siehe Bild 4). Wichtig für flexible Netzwerkstrukturen ist die jeweils mögliche Anschlusstechnik, da diese sich oft von Anlage zu Anlage ändert und verschiedene Anschlusstechniken bzw. Leitungslängen benötigt werden, z. B. um die jeweils vorhandenen Geräte auch an die neuen Netzwerke anzuschließen. Diese Problematik ist mit herkömmlichen Switches nur schwer lösbar, da diese z. B. die optischen Ports in der Regel fest vorgegeben haben. Mit modularen Medienmodulen ist es dagegen möglich, die richtigen optischen Anschlüsse überall zu konfigurieren. Auch eine spätere Nachrüstung ist kein Problem, der Anwender muss also nicht alle Ports schon zum Zeitpunkt der Bestellung festlegen, sondern kann in einem späteren Bedarfsfall die Ports einfach nachrüsten. Der Kunde zahlt nur das, was er zum gegebenen Zeitpunkt wirklich benötigt. (Bild 4) \’Brückenköpfe\‘ der Installation sind die im 19\“-Rack-IT-Schaltschrank montierten Industrial Ethernet Switches wie beispielsweise die Scalance XR-300 von Siemens, die mit ihren Pendants in den Maschinenschaltkästen das Rückgrat der Datenübertragung via Profinet zur ERP- und IT Welt bilden. Der größte Teil der Kommunikation erfolgt dabei via Profinet wegen deren einfacher Einbindung in die häufig anzutreffende Simatic-Welt der industriellen Steuerungen. Ein weiteres wichtiges Kriterium für einen Investitionsschutz ist die Unterstützung von Fast-Ethernet und Gigabit-Ethernet durch solche Medienmodule. Viele Anwender setzen zwar heute noch die kostengünstige Fast-Ethernet-Technologie ein, aber die steigenden Datenmengen und höheren Anforderungen an die Übertragungsgeschwindigkeit machen immer häufiger den Einsatz der Gigabit-Ethernet-Technologie in der Automatisierung notwendig. Fazit Durch den Einsatz von modularen Switches erfolgt eine Reduzierung der Variantenvielfalt solcher Übertragungsmodule in den industriellen Anlagen. Die Vorteile sind weniger Pflegeaufwand und Lagerhaltung, also insgesamt geringere Kosten. Die Möglichkeit zur anlagenspezifischen Konfiguration dieser Medienmodule sowie die kostengünstige spätere Erweiterung schafft Flexibilität und Investitionsschutz. Der Einsatz der Gigabit-Ethernet-Technologie erhöht die Systemleistung gerade bei datenintensiven Applikationen, z.B. beim Anschluss bildverarbeitender Systeme in der prozessnahen Feldebene und schafft darüber hinaus wirtschaftliche und funktionale Sicherheit für künftige Anforderungen.
Siemens AG
