Ein Netzwerk für alles

Integration - Automation IT realisiert ein gemeinsames Kommunikationsnetzwerk auf Ethernet-Basis für Office und Fertigung. Für Netzwerkplaner und Automatisierer eröffnen sich viele Vorteile und neue Anwendungsfelder.

20. Juli 2006

Der Einzug der Informationstechnologie in die Fertigung ermöglicht die Durchgängigkeit der Kommunikation vom Office bis an die Maschine, weil Automatisierungs- und Office-Applikationen dann auf einer gemeinsamen Kommunikationsbasis stehen - ohne künstliche Grenzen wie zum Beispiel Gateways. Wie zukünftige Automation-IT-Netzwerke aussehen, zeigt die Harting Technologiegruppe und profiliert sich damit als innovativer Netzwerkspezialist.

Automation IT heißt: ein Netzwerk für alles

Mit Automation IT werden Netzwerke zusammengefasst, die in industriellen Applikationen bisher nebeneinander am Feldbus betrieben werden, also spezielle Netzwerke für Antriebslösungen, für Sicherheitsapplikationen oder für die MES-Integra-tion. Als integrative Brücke verbinden MES-Systeme die Auftragsbearbeitung der ERP-Ebene mit den Steuerungssystemen der Produktionswelt. So entsteht auf Basis des Ethernets das universelle gemeinsame Netzwerk für die Office-Welt und für die Produktion. Entscheidend für die Funktionalität des Kommunikationsnetzwerks sind die aktiven und passiven Komponenten, deren Einsatz sich aus der Vernetzungstopologie ableitet. So ist zum Beispiel ein IT-Switch optimal an die Sternverkabelung angepasst, die speziell bei Office-Applikationen zum Einsatz kommt, wo viele ähnlich gestaltete Arbeitsplätze in unmittelbarer Nachbarschaft stehen.

Auch in der Fertigung leiten sich die Industrietopologien aus der Anwendung, dem automa-tisierungstechnischen Aufbau einer Produktionseinheit ab. Stellvertretend genannt ist hier die Fördertechnik, wo Antriebe zumeist in einer Linie hintereinander geschaltet werden. Das Netzwerk für die Kommunikation folgt dieser Topologie. Eine Vorverkabelung wie im Büro ist dabei in der Regel nicht möglich, da das Netzwerk zum Anlagenmodul gehört. Dieses Modul wiederum wird bei einem Lieferanten gefertigt und getestet. Die Integration ins Netzwerk findet dann in der Halle statt, im Idealerfall vollständig transparent und ohne System-bruch. Um dafür eine Vernetzung innerhalb von Modulen und zwischen Modulen sicherzustellen, werden Netzwerkkomponenten für die unterschiedlichen Installationsphilosophien benötigt.

Dezentraler Aufbau in Schutzart IP 67

Für die einfache Installation eines dezentralen Automatisierungskonzeptes bieten sich IP 67-Baugruppen an, die sich ohne ein separates Gehäuse direkt im Industrieumfeld einsetzen lassen, unabhängig vom vorgegebenen Netzwerkaufbau.

Das In-Between-Konzept wird in besonderer Weise der Integration von Schaltschränken in Netzwerke gerecht. Es ermöglicht den Ethernet-Anschluss in Schutzart IP 67 und im IP 30-Bereich innerhalb des Schaltschrankes. Somit steht der In-Between-Switch zwischen der Automatisierungsapplikation und dem Netzwerk. Profinet- und Managementfunktionen sind voll integrierbar. Der IP30-Switch zeichnet sich durch eine einfache Montage auf der Hutschiene aus und wird zur sternförmigen Vernetzung von Maschinen eingesetzt. In seiner ungemanagten Bauform ist er ein Konsolidierungspunkt zur Übergabe von Informationen in das Netzwerk.

Industrielle Switches werden immer wichtiger

Im ersten Überlegungen zur Ethernet-Migration vor wenigen Jahren ging man davon aus, dass aktive Netzkomponenten in einer Industrieumgebung vor allem eine Diagnose vor Ort brauchen und ohne erweiterte Managementfunktionen auskommen können. Heute ist klar, dass sie einen wesentlich größeren Managementumfang benötigen. So erfordert eine sichere Funktion der Automatisierungs- wie auch der IT-Applikationen in der Industrie das Management von Switches.

Für welche Applikation welcher Managementumfang sinnvoll ist, richtet sich nicht nur nach der Applikation, sondern nach dem Umfeld, in das eine Automatisierungsapplikation eingebettet wird. So lässt sich ein separates Netzwerk, ohne vertikale Integration oder über eine Firewall gesichert, auch mit ungemanagten Switches realisieren. Diese Netzwerke werden jedoch zumeist nicht zur Automatisierung, sondern zur Betriebsdatenerfassung genutzt. Damit bleibt beim Switch unterhalb einer Firewall nur noch die Funktion der Mehrfachsteckdose, deren Ausfall nicht zu Produktionsstillständen führt.

Switches mit diesem Funktionsumfang sind folglich nur sehr eingeschränkt verwendbar. Dennoch werden diese einfachen Switches oftmals auch für Automatisierungsapplikationen vorgeschlagen, weil Einfachheit mit Benutzerfreundlichkeit gleichgesetzt wird. Auch wird von einer Feldbusapplikation ausgegangen, bei der Sternkoppler, die in der Netztopologie vergleichbar mit Switches sind, nur sehr vereinzelt eingesetzt wurden.

Anders ist die Situation bei einem geswitchten Ethernet: Hier ist eine stärkere logische Segmentierung gefragt, die mit ungemanagten Switches nicht möglich ist. Hilfreich ist auch eine zentrale Diagnose über ein Netzwerkmanagement-Tool, um vorausschauend die Verfügbarkeit des Netzwerkes sicherzustellen.

Harting-Switches mit Managementfunktion unterstützen die IT durch SNMP und gleichzeitig die Automatisierung durch integrierte spezifische Feldbus-Funktionen, die z.B. im Profinet-Umfeld verwendet werden. So kann ein Switch gleich doppelt sichtbar werden, im Diagnose-Tool ebenso wie in der Netzwerkadministration.

Die internationale Standardisierung für die passive Infrastruktur geht den Weg der physikalischen Trennung der Netzwerke für Automation und IT: Die Automatisierung wird als Insel innerhalb der Industriegebäudevernetzung beschrieben. Das Industriegebäudenetzwerk, welches durch die Standardisierung ISO/IEC 24702 festgelegt ist, befindet sich außerhalb dieser Insel. Die Welt innerhalb der Insel wird durch die IEC 61918 dargestellt. Betrachtet man aber diese Normentwürfe genauer, so erkennt man, dass beide Normen ein uneingeschränktes und universelles Netzwerk -ermöglichen. Die neue Harting Push-Pull-Steckverbinderfamilie deckt den generischen Standard der Norm ISO/IES 24702 ebenso ab wie den Profinet-Standard der IEC 61918 und ermöglicht damit den Aufbau eines universellen Automation IT-Netzwerks. Erst diese Verschmelzung der Netzwerke, auch als Konvergenz bezeichnet, bringt die erwarteten positiven Synergien und damit den Nutzen für den Anwender. Sie erfordert aber zwingend die Abdeckung von Anforderungen aus dem IT- sowie dem Automatisierungsumfeld.

Andreas Huhmann, Harting

Erschienen in Ausgabe: DIGEST/2006