Ethernet im Maschinenbau - Teil 4

Ethernet im Maschinenbau gehört zu den modernsten Möglichkeiten der industriellen Kommunikationssysteme. Die Idee des Systems ist das Verhältnis zwischen Produktionsaufwand und endgültigem Produkt zu verbessern – vor allem unter Berücksichtigung des finanziellen Gesichtspunktes.

Die Vorteile von Ethernet im Maschinenbau

Die Ethernet-Technologie steigert die Effizienz bei der Nutzung von:

  • Primärenergie:
    Ethernet ist eine intelligente Technologie, die die Zentralsteuerung von Betrieben, bei entsprechender Programmierung, stark entlasten kann.

  • Rohstoffen:
    Hier kann Ethernet dafür sorgen, dass die Dosierungsprozesse innerhalb der Produktion wesentlich empfindlicher eingestellt werden können als bisher, was zu weniger „Verschnitt“ führt.

  • CO2-Zertifikaten:
    Im Rahmen der neuen Umweltpolitik, kann Ethernet im Maschinenbau mit der Einsparung von Primärenergie konsequenterweise auch zu einem geringeren CO2-Ausstoß führen. Als Folge davon trägt Ethernet nicht nur zum Umweltschutz bei, sondern ermöglicht es Betrieben, weniger Geld beim Erwerb von CO2-Zertifikaten auszugeben.

Des Weiteren können Betriebe sich von der Nutzung von Ethernet Folgendes versprechen:

Durch verbesserte Möglichkeiten zur Überwachung von Toleranzen und Messwerten kann eine allgemeine Qualitätssteigerung erreicht werden. Ebenso erlauben kurzfristigere Planungsmöglichkeiten eine Reduzierung von Lagerbeständen aufgrund der kurzfristigeren Annahme von Aufträgen. Damit zusammenhängend können auf diese Weise auch längere Stillstandzeiten vermieden werden.

Was kann Ethernet im Maschinenbau am konkreten Produktionsprozess verändern?

Zu den wichtigsten Faktoren der industriellen Kommunikation im Maschinenbau ist die Synchronität der einzelnen, am Prozess beteiligten Aktoren zu zählen. Wendet man Ethernet im Maschinenbau an, so kann kaum eine höhere Synchronität erreicht werden:

Die kürzesten Zykluszeiten im Mikrosekundenbereich und eine Übertragungsrate von 100MBit/s sorgen dafür, dass praktisch alle Module in jedem Augenblick auf dem gleichen Stand sind.

Eine vertikale Systemstruktur macht gleichzeitige Befehlsübermittlung und -ausführung und/oder parallele Diagnosen möglich, ohne dass ein Datenverlust durch Datenkollision zu befürchten ist.

Außerdem ist Ethernet im Maschinenbau und auch allgemein sehr flexibel einsetzbar:

Wegen des sehr geringen Installationsaufwands können unterschiedliche Module immer wieder neuen Aufgaben zugewiesen werden und neue Aufgaben übernehmen. Die Anpassungsmöglichkeiten sind mit dem Baukastenprinzip vergleichbar, bei dem alle Teile auf viele bzw. alle möglichen Arten miteinander kombiniert werden können.

Weitere konkrete Vorteile bei der Verwendung von Ethernet im Maschinenbau sind vor allem bei der Installation und Wartung des Systems zu finden:

  • Die Grundinstallation ist wesentlich weniger aufwendig, da nur noch ein Kabel verlegt werden muss.
  • Die Schulung von Installations- und Wartungspersonal ist ebenfalls wesentlich einfacher und kostet weniger.
  • Auch die Fehlerbehebung ist unkomplizierter und kann schneller durchgeführt werden. Wenn nötig kann das sogar während des laufenden Betriebs geschehen.
  • Die gesammelten Informationen stehen grundsätzlich jeder Komponente des Netzwerks zur Verfügung.

Außerdem sind alle als Betriebsmittel zugelassenen Feldkomponenten für Ethernet und andere industrielle Kommunikationssysteme zertifiziert und untereinander kompatibel. Auch die Übergänge von Ethernet in verschiedenste Feldbussysteme sind transparent.

Steigerung der Betriebssicherheit durch die Nutzung von Ethernet im Maschinenbau

Industrial Ethernet im Maschinenbau wird oft in Ringform installiert. Dadurch wird nicht nur die Gefahr der Datenkollision verringert, denn im Falle eines Kabelbruchs steht dem System ein weiterer Weg zu Übermittlung zur Verfügung. Dies schafft die Möglichkeit einer Fehlerbehebung während des laufenden Betriebs.

Auch bei Thema Datensicherheit haben die Betreiber von Ethernet-Systemen erhebliche Fortschritte gemacht: Verschiedene Sicherheitsprogramme und verschlüsselte Datenübertragung sind der Standard.

Die Sicherheitsprogramme bieten sogar die Möglichkeit Maschinen mit Fehlfunktion automatisch abschalten zu lassen, was die Gefährdung von Mitarbeitern und Umwelt mindert.

Ethernet im Maschinenbau als industrielles Kommunikationssystem der Zukunft

Die Komplexität von Herstellungsprozessen aller Art hat unbestreitbar zugenommen, womit auch der Anspruch an die Koordination dieser Vorgänge stieg. Die noch vor 20 Jahren als High-Tech verwendeten Feldbussysteme reichen hier mittlerweile nicht mehr aus. Es werden intelligentere Systeme mit einer höheren Performance benötigt. Kaum auszudenken was passieren könnte, wenn in einer hochmodernen Anlage aufgrund eines Systemversagens ein Ventil nicht rechtzeitig geöffnet oder geschlossen wird oder der Antrieb nicht stoppt.

Aus diesem Grund setzen immer mehr Betriebe weltweit auf Ethernet-Systeme. Da die Unternehmen durch die Globalisierung unter zunehmendem Konkurrenzdruck stehen, verschaffen sie sich mit Ethernet eine Effizienzsteigerung ihres Betriebs und somit einen Marktvorteil. Es ist jedoch damit zu rechnen, dass Ethernet im Maschinenbau in den kommenden Jahren zu einem Teil der Standardausrüstung von Produktions- und Fertigungsbetrieben wird.

Steuerung der Ethernet-Systeme

Auch wenn die Systeme immer komplexer werden, so bleibt ihre Bedienung doch in einem überschaubaren Bereich. Ethernet funktioniert nach dem Master-Slave Prinzip. Die Slaves sind direkt an die Aktoren des Produktionsprozesses gekoppelt. Ihre Leitungen werden zusammengefasst und zu einer Zentralsteuerung, dem Master, geführt. Alle Master-Komponenten können untereinander kommunizieren, jedoch haben grundsätzlich alle Komponenten die Möglichkeit direkt untereinander zu kommunizieren. Dies sollte effizienter sein als ein Umweg über die Slave-Master Verbindung.  Durch diese automatisierte Optimierung der Systemkomponenten untereinander bleiben die Anwender vor einer unüberschaubaren Steuerung bewahrt.