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Neun Experten zum Thema Industrial Ethernet

Nachgefragt: Wie profitiert der Anwender von einem Wechsel auf Ethernet?

| Autor / Redakteur: Ines Näther / Stéphane Itasse

Das MM-Schwesterportal Elektrotechnik hat sich bei neun Industrial-Ethernet-Experten umgehört.
Das MM-Schwesterportal Elektrotechnik hat sich bei neun Industrial-Ethernet-Experten umgehört. (Bild: Rockwell Automation)

Zwar bieten alle am Markt etablierten Industrial-Ethernet-Systeme grundlegende Vorteile, jedoch steht jeder umstiegswillige Anwender vor einer schwer zu durchschauenden Vielfalt konkurrierender Systeme. Zudem gewinnen weitere Aspekte immer mehr an Bedeutung, wie etwa die funktionale Sicherheit. Für etwas mehr Durchblick im Ethernet-Dickicht haben wir uns in der Branche umgehört. Wir haben uns bei neun Industrial-Ethernet-Experten umgehört: Welche Vorteile hat der Anwender generell vom Umstieg auf eine Ethernet-basierte Kommunikation und worauf sollte er aus Ihrer Sicht bei einem Wechsel achten?

Karsten Schneider, Vorstandsvorsitzender der Profibus Nutzerorganisation
Karsten Schneider, Vorstandsvorsitzender der Profibus Nutzerorganisation (PNO)

Karsten Schneider, Vorstandsvorsitzender der Profibus Nutzerorganisation: Neben der höheren Leistungsfähigkeit, die sich in kürzeren Zykluszeiten, größeren Datenmengen und höheren Mengengerüsten bemerkbar macht, ist Profinet 100-prozentig kompatibel zu Ethernet. Das heißt, dass parallel alle Funktionen aus dem Standard Ethernet, wie beispielsweise Web-Zugriff, zur Verfügung stehen. Mit diesem Industrial-Ethernet-System lassen sich komplett neue Automatisierungslösungen realisieren. So nutzen unsere Anwender heute zum Beispiel fehlersichere Kommunikation über drahtlose Verbindungen. Auch bieten sich völlig neue Diagnosemöglichkeiten.

Da Ethernet von Hause aus schon viele Netzwerkprotokolle mitbringt, die sich für Wartungszwecke nutzen lassen, ist die Diagnose in Profinet-Netzwerken ein Kinderspiel. Störungen können unmittelbar erkannt und dank integrierter Topologie-Erkennung auch sofort und einfach lokalisiert werden. Der Austausch defekter Geräte gestaltet sich dann ebenfalls im Handumdrehen. Das Einstellen von Adressen, wie es in der Vergangenheit üblich war - und auch heute noch bei anderen Ethernetsystemen üblich ist – entfällt. Die neuen Geräte konfigurieren sich im Netz selbst.

Außerdem biete Profinet eine Vielzahl an Applikationsprofilen. Diese stellen für verschieden Geräteklassen einheitliche Applikationschnittstellen bereit, zum Beispiel Profienergy für das Energiemanagement in Maschinen und Anlagen, Profisafe für die Sicherheitstechnik und Profidrive für die Antriebtechnik.

Peter Pesch, Commercial Engineer Integrated Architecture bei Rockwell Automation
Peter Pesch, Commercial Engineer Integrated Architecture bei Rockwell Automation (Rockwell Automation)

Peter Pesch, Commercial Engineer Integrated Architecture bei Rockwell Automation: Der Vorteil liegt in der „Offenheit“ des Systems. Ethernet/IP nutzt unmodifiziertes Standard-Ethernet, verfolgt also keinen proprietären Lösungsansatz, sondern ist für die Tools anderer Hersteller offen. Dies vereinfacht die Diagnosemöglichkeiten und Nutzung von Standards im Netzwerk und ermöglicht dem Hersteller einen höheren Sicherheitsgrad über Standardmechanismen und Standard-Tools.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Echtzeitfähigkeit und dadurch die Möglichkeit, Echtzeitdaten anlagenweit zur Verfügung zu stellen; des Weiteren die einfache Installation und Konfiguration. Nicht zuletzt sprechen die hohe Performance, die große Endkundenakzeptanz und die weite Verbreitung für eine Nutzung von Ethernet/IP.

Hilfreich beim Wechsel auf Ethernet/IP ist die Möglichkeit, Netzwerktopologien aufbauen zu können, wie sie aus den unterschiedlichen Feldbussystemen dem Maschinenbauer bekannt sind; Stern-, Linie- und Ringstruktur. Hierdurch ist gleichzeitig eine optimale Anpassung an die Verhältnisse einer Anwendung und den sich daraus resultierenden Anforderungen nach kurzen Verkabelungswegen oder einfacher Instandhaltung inklusive Diagnosemöglichkeiten im Fehlerfall gegeben.

Eine entscheidende Frage bei einem Wechsel auf eine dezentrale Steuerungstechnik generell ist die Verfügbarkeit und die Vielfältigkeit von Feldgeräten auf die der Anwender zurückgreifen kann. Auch hier lässt sich sagen, dass sich Ethernet/IP bei den Feldgeräteherstellern etabliert hat. Der Kunde kann aus einem stetig wachsenden Angebot an Feldgeräten inklusive Prozess- Instrumente wie Massendurchflussgeräte wählen.

Einen besonderen Schwerpunkt beim Wechsel auf Ethernet in der Fertigung bildet der Aspekt Zugriffsicherheit: Die Zusammenführung von Informationen aus Fertigungs- und Geschäftsebene über ein gemeinsames Netzwerk ermöglicht auf der einen Seite eine größere Agilität eines Unternehmens und ergibt weitere Gelegenheiten für Innovationen. Auf der anderen Seite erfordert die Zusammenführung der Ebenen auch die Entwicklung von Sicherheitskonzepten für das Fertigungsnetzwerk, das nun nicht mehr als ein isoliertes Netzwerk wie ein Feldbusnetzwerk innerhalb des Unternehmensbereichs betrachtet werden kann. Hier stellt sich zunehmend die Frage nach Zugriffssicherheit zu den industriellen Prozessen und dem Schutz des geistigen Eigentums der Fertigungsanlage. Hilfreich bei einem Standard- Ethernet Netzwerk, wie es Ethernet/IP darstellt, ist hier die Anwendbarkeit von etablierten IT-Tools. Hier lassen sich Synergien finden um den Fertigungsprozess vor unerwünschten Zugriffen zu schützen. Rockwell Automation und Cisco haben hierzu gemeinschaftlich eine Sicherheitsstrategie für das gesamte Unternehmensnetzwerk entwickelt.

Martin Rostan, Leiter Technologie-Marketing bei Beckhoff Automation
Martin Rostan, Leiter Technologie-Marketing bei Beckhoff Automation (Beckhoff Automation)

Martin Rostan, Leiter Technologie-Marketing bei Beckhoff Automation:Die Vorteile hängen ganz klar von der gewählten Industrial-Ethernet-Variante ab: Ethercat-Anwender profitieren dank des signifikanten Performancezuwachses von effizienteren Maschinen und Anlagen und sparen dabei noch Geld. Auch freuen sie sich über die schnelle Inbetriebnahme, die selbst den Feldbussen gegenüber noch deutlich vereinfacht wurde: so müssen auf den Geräten keine Adressen eingestellt werden und auch die Diagnoseeigenschaften von Ethercat machen dank exakter Fehlerlokalisierung das Leben leichter.

Der Umstieg auf Ethernet an sich muss noch nicht zu Vorteilen führen: Je nach gewählter Technologie nehmen gegebenenfalls nur Komplexität und Kosten zu, ohne dass dies durch einen Anwendungsvorteil aufgewogen wird. Wenn etwa komplexes IT-Know-how auch auf der Feldebene gefordert ist, weil managed Switches zu konfigurieren sind, oder wenn die Performance stark durch die Netzwerktopologie beeinflusst wird, so führt die Einführung von Ethernet eher zu Verdruss.

Stefan Schönegger, Geschäftsführer der Ethernet Powerlink Standardization Group (EPSG)
Stefan Schönegger, Geschäftsführer der Ethernet Powerlink Standardization Group (EPSG) (EPSG)

Stefan Schönegger, Geschäftsführer der Ethernet Powerlink Standardization Group (EPSG): Die allgemeinen Vorteile liegen auf der Hand: einheitliche Verkabelung, höhere Performance, mehr Bandbreite. Der Anwender muss jedoch unbedingt darauf achten, dass der gewünschte Automatisierungslieferant in der Lage ist, Industrial Ethernet vollumfassend anzubieten. Dazu gehört eine konsequente Umsetzung der Echtzeitfähigkeit von den Sensoren über das Netzwerk bis in die Steuerungsumgebung. Wir erreichen hier zum Beispiel eine Systemgenauigkeit über alle Komponenten hinweg von deutlich unter 100 ns – auch über Netzwerkgrenzen hinweg.

Ein zweites wesentliches Kriterium ist die integrierte Sicherheitstechnik. Der Anwender sollte sich versichern, dass das gesamte Spektrum an Sicherheitsfunktionen inklusive Konfiguration und Parametrierung sowie den Safe-Motion-Funktionen gemäß IEC 61800-5-2 vollständig umgesetzt und zertifiziert verfügbar ist. Speziell hier gibt es deutliche Unterschiede am Markt. Ein weiterer Aspekt ist das Thema der Flexibilität. Ein optimales Industrial-Ethernet-System ermöglicht eine freie Wahl der Topologie, ohne auf spezielle proprietäre Hardware-Produkte angewiesen zu sein. Mit Powerlink lassen sich Stern-, Ring- und Linientopologie beliebig miteinander kombinieren.

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